日軍攻佔北平，扼住了平漢、平綏鐵路，然後以北平、山海關和唐山的兵力夾擊駐守天津之第38師。天津形勢危如累卵，十分險急。
天津是日本華北駐屯軍司令部所在地，平日駐有日軍河邊旅團步兵第2聯隊、獨立炮兵聯隊及戰車、騎兵、工兵、化學各一箇中隊，駐屯軍空軍大部也集中在天津。七七事變爆發以來，日軍相繼控制了天津的海路和陸路交通，駐塘沽的日軍千餘人佔領了塘沽碼頭，駐天津日軍則佔領了天津火車總站和東站。日軍大量增兵天津，除步、炮兵外，還有大批飛機，“截至27日，津市共停日機60餘架”，28日下午4時，又有日軍臨時航空兵團飛機“百餘架抵津東局子機場”。另外，日軍還不分晝夜地進行侵佔天津的戰術演習，從25日起，已發展到演習巷戰，到27日，日租界實行戒嚴。
此時，駐天津的中國部隊不僅同北平失去了聯繫，且在數量上亦處劣勢。天津市內及郊區只有第38師手槍團1000餘人，獨立第26旅的兩個團約3000人，天津保安隊3箇中隊和武裝警察約1500人，共計5500餘人。天津上空密佈的戰雲使中國守軍決定主動出擊。他們在副師長李文田的率領下，於28日凌晨1時向日軍發起攻擊。由於中國軍隊主動出擊，日軍倉惶應戰，戰役之初的幾個小時，中國軍隊打得很順利，相繼收復了天津東站和總站、北寧鐵路總局。在東局子機場和海光寺戰鬥中，中國軍隊也給予日軍以嚴重打擊。中國軍隊的突然進攻，完全打亂了日軍的部署。日軍料所不及，倉惶應戰，處境極爲不佳。日本駐津總領事給日本駐北平大使館的電報承認，“由於中國方面的攻擊，我方處於極爲危懼的狀態”。(天津《益世報》，1937年7月29日。)
29日凌晨2時起，日軍分四路出動，大舉進攻天津市區。李文田與副指揮劉家灣、天津市府祕書長馬彥發出聯名通電：“自盧案發生，日本無端分別襲擊平郊各處外，並於今日晨復強佔我特別四分區，分別襲擊各處，我方爲國家民族圖生存……誓與津市共存亡，喋血抗戰，義無反顧。”(天津《益世報》，1937年7月29日。)38師及天津保安隊奮勇抵抗，並對日租界實施包圍，大舉反攻。經反覆爭奪，中國軍隊終於攻入日租界，並從大和街、旭街、福島街三個方面包圍了日軍守備部隊。在中國軍隊的攻擊下，日軍“已完全陷入危急狀態”，租界內實行非常戒嚴，連日本僑民也被組織成“義勇隊”，準備作困獸之鬥。與此同時。中日兩軍在天津總站、飛機場、華北駐屯軍司令部等處激戰，戰鬥非常激烈。
