包头战役后，日本侵略者开始调集驻蒙军第26师团、骑兵集团、独立混成第2旅团主力和从平绥、同蒲沿线各地抽调过来的第27师团、110师团、37师团、41师团、独立混成第3旅团、第16旅团的各一部分兵力及伪蒙古军6个师，配属汽车千余辆、坦克数十辆及飞机大炮，准备向河套地区大举进攻，企图歼灭傅作义部。

傅作义将军得知日军企图后，在五原召集团以上干部会议研究对策，制定了避敌主力诱敌深入的战略策略，以奇袭、伏击、骚扰的战术，对敌进行节节阻击。

1940年1月28日，日、伪军统由坐镇包头的驻蒙军司令官冈部直三郎中将指挥，分三路向河套进犯。一路由乌拉山南麓沿包五公路西进，被骑7师21团在蓿亥滩阻击。一路从昭君坟对岸过河，沿黄河南岸西进，被骑7师20团在二圪旦湾阻击。入夜后，20团转移，敌人继续西进，在马七渡口又与骑7师主力激战一日，双方损失惨重。后骑7师全部转移至黄河南岸惠得成地区。另一路为主力，由飞机、大炮掩护沿查石太山向乌镇、乌不浪口猛攻，战斗十分激烈，35师伤亡惨重。后101师赶到增援，激战至入夜35师和101师全部撤出阵地。敌人侵占乌镇和乌不浪口后，继续沿狼山南麓西犯，傅部新31师、新32师分别阻敌后，奉命转移。

2月2日下午，沿包五公路进犯五原之敌，在四牛头圪旦附近与傅部新32师展开激战。日军受阻撤退，新32师也奉命向西转移。3日至5日，日军占领五原、临河、陕坝等地。

日军入侵河套后，到处杀人放火，奸淫掳掠，日机频繁轰炸，给河套人民造成巨大的人员伤亡和财产损失。仅在五原县城就炸毁和烧毁房屋500多间。

此时，傅作义35军各师及其他部队分散潜伏在狼山、磴口及黄河以南的碱柜等地。由于前一阶段战斗双方兵力悬殊，傅部损失较大。但因主力及时转移，仍有较强的战斗力。由于地方群众空室清野，加之傅作义部队的游击袭扰，造成敌人补给上的困难。日军虽侵占了一些县镇，但消灭傅军主力的目的未达，锐气渐衰。临时抽调的东线部队也恐后方空虚，急需回防，不敢久留。2月15日，日军主力逐次撤离，仅在丰济渠以东五原地区留驻一部分日军和伪蒙军，准备长期占据五原。

傅作义集结兵力于丰济渠以西，并将指挥部移驻临河亚马赖与日伪军形成对峙局面。

绥西会战进行大小战斗上百次，粉碎了敌人消灭傅军主力的企图，实现了以游击战术困扰、消耗敌人的战略目的。