北平那么纷乱，天津这边其实也不平静。张自忠是天津市长，宋哲元离开北平时战事已十分危急，为何张不在天津坐镇，反倒在北平？是奉命而去还是擅自离岗？我们来倒叙一下张自忠这段时间的行踪。
7月25日下午4点，38师师长张自忠悄无声息地离开天津，于当晚7点半抵达北平。张自忠选在这个敏感的时间去北平为何，这一直是历史的一个谜。因为此时中日双方已剑拔弩张，如此关键时刻，张在没有接到军部任何指示要求其到北平的情况下，为何擅自离开所属部队？他离天津赴北平时甚至也未向副师长李文田做任何部署，这又是为何？至少我们能够断定，在离开天津时，张本人确信38师驻军之处是不会与日军发生武装冲突的。前面我们提到，7月25日下午，香川司令官派出了第一支部队从天津出发赶往廊坊，在这么巧合的时间段里发生的诡异事情是否有着一定的联系不得而知。
38师与张自忠失联之后，天津的军政要务即由38师副师长李文田负责。李是保定军官学校第6期毕业生，也是西北军中的资深将官。此时，38师在天津及其周边的驻军为：
天津周边：黄维纲112旅驻兵从廊坊到大沽口沿线，主力在天津东南角的小站。李致远独立26旅设在天津西北角的马厂。
天津市内：祁光远手枪团；宁殿武天津保安队3个中队及少量武装警察； 李致远独立26旅两个团；三股兵力合计5000多人。
7月27日上午10点，副师长李文田在天津静海县的家中召集黄维纲、李致远、祁光远、宁殿武、天津保安司令刘家鸾及市政府秘书长马彦翀七人开会，会议就宋哲元关于“自卫守土”的通电进行讨论。会议最终决定，7月29日凌晨1点向日军发起攻击，李文田任总指挥、刘家鸾任副总指挥。作战部署为：
1、祁光远团长指挥678团一个营、手枪团全部和保安第三中队攻击位于市区的海光寺日本兵营；
2、宁殿武率保安第一中队攻取天津东站；
3、李致远旅长指挥第二十六旅、保安第二中队和保安第六中队攻击海河以东较远处的天津北站及东局子飞机场；
4、112旅（不含223团）、保安第四、五两中队共同守卫位于天津市区东南的大沽海防；
5、112旅第223团调入市区内为总预备队。
这次会议因为要做出是否对日军开战的决定，而这个决定关乎38师的命运，所以在做决定的过程中主战派与主和派有过多次激烈的争论，会议一直持续到夜里10点才结束。会议做出的决定宋哲元和张自忠当时肯定是不知道的，因为27日当晚8点左右，天津与北平的铁路交通和通讯已全部中断。李文田将军在中国抗战英雄谱中的地位远不及张自忠，但是在平津抗日保卫战这段历史中，他的光辉远胜过张自忠不知道多少倍。他和黄维纲等七人签字发布了《喋血抗战，义无反顾》的宣言，吹响了38师官兵主动打击日本侵略者的战斗号角，维护了中国军人的荣誉和尊严。这才是喜峰口上长城抗战令日军胆寒的29军——勇敢的大刀军。
日军在天津的部队原为：
驻屯军主力河边旅团步兵第二联队、炮兵独立联队和战车、骑兵、工兵、化学兵各一个中队。或许由于日本人对张自忠太过放心，或许是日本人兵力不足。在北平战斗还处于胶着状态时，日军大部兵力调往北平前线，天津的防务就显得捉襟见肘了。此时天津驻军有分驻在各地的3个大队、临时航空兵团、兵站各部，直属兵力只有第79联队长指挥的5个步兵小队。
日军在天津市区主要驻军地点：海光寺日军兵营，东局子飞机场，天津北站和东站及位于天津市区东南租界区的日本租界内。天津市外山海关至廊坊铁路沿线也驻有日军。另外，驻屯军空军大部集中在天津，日军军舰和海军陆战队停泊在大沽口附近的海域内。
廊坊战事一起，驻天津的日军也开始行动了。7月26日，为运兵方便，日军突击修建了一条长约10公里的从火车站到天津东局子飞机场的临时铁路。27日，日租界开始戒严，各街口均已设防，机场停机超过百架。
南京。7月28日上午，军政部长何应钦奉蒋介石命令，紧急召集参谋总长程潜、军令部长徐永昌、军政部政务次长陈诚等，决定迅速增援北平，令原属西北军的孙连仲的第26路军所部27和31共两个师，星夜兼程向永定河推进；令东北军旧部万福麟的第53军推进至保定。除这两支部队外，亦令内地动员各部队，随时候命向沧州、保定之线集中。孙连仲部当日中午出发，冯安邦的第27师在长辛店下车，池峰城的第31师在涿县下车，向固安方向集结并在琉璃河占领阵地收容29军退下来的残兵。27师与31师进驻良乡、房山和琉璃河等南北走向沿线各镇，张金照第30师进驻固安县城、马头镇和琉璃河东西走向各镇与日军处于对峙状态。除了陆军的调动，会议还决定封断长江航路，截断长江中上游九江、武汉、宜昌、重庆一带的日军第11战队13艘舰船和大批日侨的归路，必要时作为防止日军溯江入侵的交涉筹码。海军次长兼第一舰队司令陈季良代表海军参加会议，会上提议在江阴实施沉船封江获得认可。不幸的是，该消息由行政院主任秘书黄浚泄露给了日本人，使得日本13艘舰船在中国海军执行封江时得以全部逃脱。7月29日日本联合舰队司令长官永野修身海军大将发布“第一号作战命令”，第一舰队主力驶往上海，同日，日本政府下令撤退长江沿岸汉口等各个城市的侨民。
天津。29日凌晨1点，29军天津驻军主动向日军全线进攻。由于此次作战是李文田等为援助北平保卫战自发采取的行动，因此日本人事先一无所知。面对突然攻击的29军官兵只能仓促应战。
宁殿武率领守备第一中队攻打火车东站时遭到了日军守备小队的拼死抵抗。天津的这些守备队本来就是38师的正规部队，由于受《辛丑条约》限制，天津市区不得驻扎正规军，所以都换了保安服装改称守备队了。既然是正规部队，又占有人数上的优势，所以仓促应战的日军只坚持了2个小时左右便从车站退守到车站附近的一个小仓库里，从而与日军其他部队的通信联络中断。独立第26旅一团团长朱春芳命令布置在北站东面北宁公园里的大炮对着车站一通狂轰，之后再以步兵冲锋，顺利拿下了天津北站和北宁铁路局。
李志远指挥的进攻东局子机场的部队就没这么顺利了。他们虽然攻入机场，也烧毁了十几架飞机，但是还是有些飞机起飞后逃掉了。守卫机场的日军龟缩在机场大楼和工事里顽强抵抗不肯撤退。天亮之后逃掉的飞机又飞回来对攻击部队实施空袭。攻击部队难以应付，只得放弃了机场。进攻海光寺驻屯军司令部的祁光远部队进展得更不顺利。日本驻屯军自从1901年成立以来，其司令部就一直设在海光寺，经过30多年的反复修建，其防守强度绝非一般。祁团长指挥的手枪团和守备第三中队等部队缺少攻城略地的重武器，因此即使士兵们前仆后继不畏牺牲，但还是进展甚微。攻守双方激战到天亮之后，日军的飞机赶来支援，进攻部队也不得不放弃了。
天津日租界是天津的9个租界地之一，位于租界区海河西最靠近天津市区的位置，占地2150亩，1903年开始建设。日租界允许开设妓院和吸毒合法化，使这里成为了天津出了名的娱乐地界。29军攻入日租界之后也遇到了同样的问题——日军依靠坚固的工事予以顽抗，一时令进攻部队奈何不得。
与天津市内29军主动攻击的战术不同，大沽口和小站等外围主要采取守势。天津市内开战不久，停泊在海河河面的日军舰艇和堤岸20多门大炮开始向29军猛烈轰击。想必这股日军已经确切得知市内中国军队对日军主动进攻了。炮击之后，日军登陆艇10余艘强度海河，企图攻占大沽口镇，遭到黄维纲旅的火力压制。天亮之后守军开始用迫击炮轰击河面上的日军舰艇，日军小股增援部队赶到，双方展开激战。
朱春芳指挥的部队拿下天津北站之后留下一部分部队严守，其余部队转而去进攻日本人开办的公大七厂。该厂是日本商号钟渊纺绩株式会社在中国收购的第七家工厂，所以才叫这么个名字。“七七事变”爆发后，日本人把该厂变成了进攻和防守的军事基地，并派一支部队驻扎在场内。场内暗堡遍布，不但轻武器被大量搬入厂内，还运来了装甲车和坦克，俨然成了一座兵营。29日凌晨2点多，驻场日军指挥官岩井从电话中得知29军已经对天津日军开战了。刚一撂下电话，29军已经杀到厂外。岩井赶紧组织部队抵抗正面进攻的29军，却不知进攻部队已把工厂围墙炸开一个缺口攻入了厂内。攻入厂内的官兵首先破坏了厂内的发电机房，使得岩井不得不分出一部兵力回攻，企图抢占机房。双方在厂区内展开激战。由于进攻部队对厂区不熟悉，所以此时顽抗的日军还能与龟缩在天津东站仓库里的日军以电话通报各自战况，直到天亮，进攻部队才将电话线切断。围攻公大七厂的部队大约有800人，人数上虽占有优势，但是因厂内还有大批上班的华工，所以无法使用重武器。日军人数少但武器占优，因此战场出现僵持。
天亮之后，日军飞机开始逞凶。它们往来于各个战场并伺机对29军进攻部队进行扫射和轰炸以此对顽抗的日军予以支援。29军按照《辛丑条约》大多驻扎在城外，用于攻击城内日军各据点的部队合计5000多人，搞突袭还是可以的，但是要想对日军的每个据点在短时间之内各个击破就难了。因为此前29军为了不打草惊蛇，城外的部队极少调入市区来，且战前对攻城略地所需的弹药准备也不足，因此各个战场在天亮之后都陷入了胶着状态。僵持对于日军来说是成功，对于29军来说就意味着失败。
29日下午，香月清司命令二十师团高木支队（包括3个步兵大队和一个炮兵大队）迅速增援天津。受香月清司的请求，关东军亦调动堤支队（包括2个步兵中队、一个炮兵中队和装甲车中队）组成先遣队赶往天津。30日，堤支队到达天津，31日高本支队也赶到天津。由第一师团编成的混成第二旅团由旅团长关龟治少将率领于8月1日也赶到了天津。在大量日军向天津围拢的同时，大批日军飞机开始对重点地区进行疯狂轰炸。顷刻之间，天津北站以北的保安队总部、北宁公园、市政府、南开大学、警察总部、电话局及邮务总局房倒屋塌，到处是火海和废墟。 李文田清楚，如不能在短时间之内全面占领天津，消灭盘踞在此的日军，那么部队就将面临被包围合奸的危险。下午1点，宋哲元从保定向38师发布命令：停止作战，退出天津。李文田向38师转达了宋哲元的命令。下午3点，38师全线撤退！部队向天津西北的马厂和东南的静海县转移。29军攻击部队大批转移之后，有些失去联系和不愿撤离的战士仍进行了殊死的抵抗。直到7月30日，天津沦陷。日军清点“七七事变”以来的损失，战死127人，伤384人。29军方面，因为战斗主要发生在南苑，因此损失最大的是赵登禹的132师，38师既参加了南苑的战斗也发动了对天津日军的攻击，也有一定的损失，37师随宋哲元一起撤退了，毫发无损，143师根本不在事件范围，也没有损失。当日，张自忠任命天津市政府参事、东京帝国大学出身的边守靖代理天津市市长。
平津一直是前清和北洋政府统治时期的京畿要地，天津当时的繁华程度远超过北平，房价几乎是北平的十倍。随着朝代更迭和政府轮转，闲居在平津的遗老遗少比任何人都关注时局变幻，只要政局有任何异动，这些人便会跃跃欲试不甘人后。宋哲元撤离北平的第二天下午，曾经做过北洋政府12天代总理的前清遗老江朝宗与曾经做过民国前总统曹锟秘书的李孟鲁前往拜见日本驻北平特务机关长松井和今井武夫。两个日本特务鼓动江、李二人组建北平治安维持会。当日江潮宗在自宅召集了潘毓桂、齐夑元等开会，宣布成立北平市地方维持委员会。江本欲请前直系北洋军阀吴佩孚担任委员长。但吴佩孚以年迈为由婉拒。江积极促成维持会成立之事，在吴佩孚婉拒出任委员长后本欲担当委员长，但考虑到尚有张自忠代理着冀察政务委员会委员长呢，这个维持会长不伦不类的，且他本人受到过抗日分子的威胁，所以也不想干这差事。他同样以年迈体弱（时已76岁）为由拒绝上任。但事到如今他想后退已经做不到了，日本人和其他汉奸委员们不让他退。没办法就只好硬着头皮出任了代理委员长。同时聘请日本宪兵队队长赤藤、冀察军事顾问笠井等担任维持会顾问。天津方面也于8月1日成立了以高凌霨为委员长的天津治安维持会。