閻錫山不愧老奸巨猾，他審時度勢加入國民革命軍行列。5月份閻錫山接受改編，升起青天白日旗，並被委任國民革命軍第三集團軍總司令。6月，張作霖在北京自稱“安國軍大元帥”，他把前敵指揮中樞設在保定，與之對抗。
前線總指揮由“少帥”張學良指揮，派其嫡系15師師長張作相親率一個師兵力，在京、保間的戰略重鎮涿州駐守。9月，閻錫山誓師北伐，劍指張作霖的安國軍政府。他親自率領兩個軍的主力部隊，出井徑、獲鹿、原氏、平山，沿着京漢鐵路北進，另外兩個軍的主力部隊，出大同、陽高，沿京綏鐵路東進，最後會師於北京。
傅作義的第四師，被閻錫山作爲奇兵使用，藉以切斷京綏、京漢鐵路奉軍的聯絡，以配合主力作戰，並相繼進入京津地區。9月下旬，晉軍以迅猛之勢佔領了石家莊、正定、定州以及張家口、柴溝堡等地。奉軍來不及迎敵，接連失去要地。
不得已張作霖命令張作相調往保定南部作戰，以確保保定不失。而把涿州的防務交給張學良的衛隊旅王以哲部。在此同時，傅作義接到閻錫山命令，從太原、忻州等地到蔚縣集結後，經九宮口、大河南沿拒馬河，然後穿過荒無人煙的深山，日夜兼程，並以迅雷不及掩耳之勢，到達藍家營一帶，劍指戰略要地涿州城。
10月中旬，傅作義的先頭部隊，在步兵36團長袁慶曾的帶領下，化裝成商旅，馱載着裝滿彈藥的毛驢，由北門進入涿州城。他們先抄警察局，控制鐘鼓樓，一路勢如破竹向南大門挺進，此時涿州城是一座空城，拿下涿州城已經不在話下。
當天，前來接防的奉軍王之佑部也到達涿州城，雙方都不太清楚具體情況，並各自小心翼翼的進城。時近中午，傅作義的大部隊由涿州火車站下車，整隊在涿州城南門進入，隨後兩軍在南大街展開激戰。奉軍在晉軍先頭部隊的打擊下，迅速敗退逃出城，隨後晉軍先頭部隊關閉城門，開始固守涿州城。
原有的歷史出現了小小的變故，晉軍先頭部隊佔領涿州城的當天晚上，一隊商旅突然出現城北門，他們二話沒說卸下大批糧食和軍用物資，接着消失得無影無蹤。先頭部隊團長袁慶曾聞訊，莫名其妙下，命令部隊查驗這批貨物，原來是糧食和彈藥還有大批冬裝，其中有成籮筐的手榴彈。袁慶曾迷瞪了，是誰這麼好心，送來如此大禮，簡直讓人匪夷所思。
第三天拂曉，傅作義率領司令部進入涿州城。先頭團長袁慶曾急忙向傅作義彙報蹊蹺之事，傅作義略一思謀，一拍大腿高興說：“知我者穆老弟也，真乃及時雨呀！”周圍的將官有知情的，也有不知情的。知情的臉上露出欣喜的笑容，不知情的頓時丈二和尚摸不着頭腦，一時不知所云，現出迷糊狀。
傅作義沒有解釋，接着開始視察涿州城情況，然後召開軍事會議，商討守城方略，進行佈防。接着他任命旅長白儒青爲衛戍司令，團長袁慶曾爲城防司令。並提出，兵民相處最難，尤其是客兵到此，更加難處。他嚴令不許擾民，對部隊實行嚴格的法紀管束。同時發佈告，讓民衆不要害怕，不要哄擡物價，要公平交易。如發現官兵有不法行爲，可前來告狀，一律嚴加懲治。
涿州城與京漢鐵路僅有千米之遙，鐵路上的來往列車，均在晉軍的炮火覆蓋之下。而涿州是京城南部的咽喉要衝，北距京城只有十多裡地，對京城地安全產生了致命的威脅。另外涿州又處在保定的背部，使奉軍在保定一線腹背受敵、如坐針墊。
此時，奉軍主力在張學良的率領下，正在保定以南張家口以東迎擊閻錫山的主力，還無暇全力顧及涿州城。晉軍開始兇猛，謀定而後動，大有雷霆之勢。雖然奉軍初戰失利，但是經過整頓，很快擊破了閻錫山的兩路進攻，繼而收復了張家口和石家莊，閻錫山的兩路大軍被迫退回山西。
然而傅作義率軍深入腹地，佔領涿州。但是失去了外援，成爲守城孤軍，無異於置身死地。而涿州對於奉軍而言至關重要、勢在必奪。爲此，張作霖調兵遣將，組成涿州攻城總指揮部，全力拿下涿州城，消滅傅作義部。
在北京大元帥府，張作霖身着元帥服，挺着五短的身材、神情嚴肅。這時張學良一身征塵走進來。張作霖見兒子走進來說：“馬拉巴子的，王一哲發動了三次進攻，損失慘重，連城牆的邊都沒有摸到。現在閻錫山的大軍已經退回山西，由你擔任攻城總指揮，務必拿下涿州城，我就不信傅作義是鐵板一塊，攻不進去。”
張學良說：“父親，攻城爲下，攻心爲上，我要勸降、攻城雙管齊下。”張作霖說：“速調15師、23師、炮兵旅、工兵旅等5萬人投入戰鬥，並由你全權負責，我等你的好消息。”張學良挺胸說：“父親你放心吧！涿州城指日可待。”
炮火連天、槍聲不絕，又一次進攻被打退了。在涿州城內總指揮部裡，傅作義一臉肅穆正在查看地圖。現在只能固守待援，突圍意味着死得更快，閻錫山來電命令他們死守。這時城防司令袁慶曾一身硝煙走進來說：“師座，敵軍第四次攻擊被打退了，媽的張學良真看得起我們，竟然動用飛機轟炸，三十多門重炮，城外居然挖起了地道。”
由於穆亞平的蝴蝶效應，傅作義的戰力有了一定的提升。尤其是大量性能猛烈地手榴彈投入使用，使守城部隊如虎添翼。他們居高臨下，炸的攻城部隊人仰馬翻、慘不忍睹。另外，傅作義的後勤保障、戰地救護，也起了相當大的作用。
傅作義問：“傷亡情況怎麼樣？”袁慶曾答：“這一輪進攻，我們傷亡三百多人。”傅作義接說：“閻長官正在組織救援，我們現在是絕地而後生。告訴士兵們，要節省子彈，多使用手榴彈，艱苦的戰鬥還在後面。另外，要減少傷亡、規避炮火，爭取殺傷敵軍有生力量。”
張學良沒有想到傅作義如此頑強，撒傳單勸降不起作用，重炮轟擊不起作用。第5次總攻他動用了六輛法式坦克，結果有四輛被摧毀。惱羞成怒的張學良在第六次進攻時，使用大量燃燒彈，結果還是被擊退了，並且傷亡慘重。
因涿州城久攻不下，張作霖大爲惱火。他決定親自指揮第7次總攻。這天，張作霖率領衆將官，親臨前沿陣地。總攻時間到，張作霖命令萬福麟向涿州城內發射毒瓦斯彈。頓時火炮轟鳴，500發毒瓦斯彈噴出炮口。張作霖望着煙霧繚繞的涿州城說：“馬拉巴子的，這回看你們還囂張，恐怕一個喘氣的都沒有了。”
接着，張學良發佈攻城命令，只見士兵們紛紛躍起，嚎叫着向城牆衝去。滿以爲前面的衝鋒部隊入無人之境，誰知士兵剛接近城牆，頓時槍炮齊鳴，密密麻麻的手榴彈從天而降，伴隨猛烈的爆炸聲，士兵們潮水般的退了下來。原來這些毒瓦斯彈，是一戰時的產物早已失效。也許老天都在成全傅作義的經典之戰。
攻城乏術、智窮力竭。張作霖只好下令說：“不用打了，把涿州城四周挖上壕溝，加上鐵絲網，傅作義不投降，就把他們餓死在城裡。”面對張作霖突然改變戰術，傅作義頓時面臨困境。穆亞平支援的軍糧雖然能維持一段時間，可是城內的老百姓卻面臨存糧殆盡的局面。
張學良憐惜傅作義的軍事才能，積極斡旋謀求和平解決途徑，他派人到涿州城進行調節並與傅作義磋商。由於條件苟可，被傅作義駁回。閻錫山聞訊張學良的意圖，便電令傅作義和奉軍和平談判，以其和平解決傅作義的困境。
此時，涿州城百姓到師部伏地泣告，請求罷戰。傅作義面臨兩難之地，四面被圍、城內的百姓又苦苦相逼。他一面派人尋求增援，一面按照閻錫山的指示，派人和奉軍前線指揮萬福麟接觸。並提出：奉軍撤退二里，晉軍引兵退出涿州城。可是這種事情萬福麟哪敢答應。
傅作義無奈，決定親赴保定城議和。就在這節骨眼上，一名神秘的信使悄悄進入涿州城。由於穆亞平的參與，繼而改變了傅作義赴保定議和，發表不打內戰的通電，然後被張學良軟禁，以至於傅部在涿州城內7000人被奉軍改變的史實。
穆亞平決定使出援手，助傅作義突圍，是早就謀劃好的。他的目的有兩個，一是讓傅作義的戰果更輝煌，不僅是引起轟動效應。此舉傅作義畢將獲得閻錫山更大的信任和器重。二來是，穆亞平利用此契機，在軍事上嶄露頭角，並利用救援傅作義部，獲得閻錫山的認可，率領手下人馬順利的融入晉軍之中。