在日军优势兵力和飞机大炮的连续攻击下，杜聿明最终放弃了古北口，退守距离古北口约五公里处的南天门。
徐庭瑶令第2师黄杰部接替第25师驻守南天门防线。
3月20日晚间，日军第8师团开始进攻南天门，第2师与日军激战五个昼夜，由于我军死伤惨重，难以支撑，刘戡的83师顶替第2师继续与日军拼死血战。
又激战三昼夜，阵地上所有的军事工事都被日军的大炮飞机夷为平地，我军伤亡惨重，不得不退守石匣镇。后石匣镇失守，我军又退往密云防守。
古北口一战，为时两个月。
在这节节败退，节节抵抗中我军伤亡共一万余人，日军伤亡五千余人，被日军惊呼为“激战中的激战”。
要说古北口抗战，17军的将士们不可谓不英勇，也不可谓不爱国。
甚至在军长徐庭瑶命令25师撤退休整后，但将士们不想在这时候撤退，就对代师长杜聿明说：“我们当初来古北口，就没打算活着回去，现在死了这么多兄弟，鬼子也没打完，我们怎么能回去！”