1946年9月，蒋介石命令国民党军第十六军、五十三军，在空军、坦克的配合下，向晋察冀解放区发起大规模进攻，企图迅速夺取重镇怀来。为保卫胜利果实，解放军晋察冀军区部队立即投入作战。晋察冀野战军第二纵队主力及地方部队一部于怀来、延庆地区，构筑起一条纵深约40千米的防线，从正面抗击敌人进攻；第一纵队及第二纵队第四旅、第三纵队第七旅、第四纵队第十旅和独立第五旅等部队隐蔽集结于怀来、延庆及其以南地区，伺机消灭来犯之敌。

29日清晨，国民党军用飞机、大炮、坦克对解放军阵地狂轰滥炸，进攻最激烈的时候，一天之内竟向二纵一处阻击阵地发射炮弹7000余发。随后，全副美式装备的国民党步兵轮番进攻解放军阵地。晋察冀阻击部队在二纵司令员郭天民的率领下依托阵地工事英勇抗击敌人——当敌人炮火猛烈时，战士们隐蔽在堑壕深处，等敌人步兵冲上来时，就集中火力打击敌人；敌人坦克掩护步兵冲到战壕前沿，战士们就用集束手榴弹和汽油瓶先打敌坦克，然后以突击队发起反冲锋，插入敌人步兵群，与敌展开白刃战。敌人进攻多日，不仅进展微乎其微，反而损失惨重，有些国民党将校背地里称呼郭天民为“郭铜墙”。

10月3日，国民党军投入“第二梯队”，在一天里对解放军守卫的怀来以东阵地发动多次猛烈进攻，均被打退，被迫转攻为守。一纵司令员杨得志、政委苏振华得到“敌一〇九师退缩至东花园、西花园、太师庄等地，以待援兵”的报告后，果断决定趁敌人立足未稳之际发动夜袭。3日夜，一纵5个团秘密包围了东、西花园，突然发起进攻，在40分钟内歼敌一〇九师325团全部、327团1个营近2000人，缴获坦克3辆，并于4日凌晨2时胜利撤出战斗。第二日夜间，解放军再次出其不意地对驻南辛堡、太师庄的敌一〇九师发动夜袭，一举消灭敌人近700人。二纵也恢复了被敌占领的阵地。与此同时，从怀柔方面向怀来进犯的国民党军一一六师也遭到了沉重打击，仓皇退回怀柔。

正面进攻失败，蒋介石只得投入预备队四十三师、一二一师，命令他们从东南方向绕过解放军正面阵地进攻怀来。敌人的调动早已被解放军察觉，为粉碎敌人企图，在晋察冀军区首长的指示下，杨得志、苏振华迅速集中第一纵队全部，第二、三、四纵队的两个旅和一个团，赶到敌人必经的马刨泉村设伏。

10月8日晨，担任“运动防御”的解放军小分队边打边撤，将国民党军四十三师一二七团引向马刨泉村伏击圈。晚6时，进入马刨泉后，焦渴难忍的敌人纷纷涌向村南小水沟抢水喝，一时间混乱不堪。解放军随即发起攻击，全歼敌一二七团1600余人。

杨得志、苏振华判断敌预备队遭此打击后一定不会善罢甘休，于战斗结束后立即召集各旅首长分析敌情，研究下一步作战部署。经讨论决定，针对敌人进攻的三个方向，采取“盯一路、阻一路、打一路”的战术，准备“分别对待而各个歼灭之”。

9日，敌人果然兵分三路进犯。解放军各部按照既定部署迅速投入战斗。七旅将敌人一部紧紧钳制在长城峪、横岭地区。在南石岭方向，一纵二旅以两个营的兵力分别扼守东、西山阵地达47小时，连续打退敌四十三师主力的10余次冲锋，敌人伤亡600余人，有力保障了主力部队在其他地区作战的胜利。

10日晚7时，解放军参战主力各旅向敌一二一师发起了战斗：十旅在山神庙击溃敌三六一团后，又于午夜以1个营由山神庙侧后插入敌阵，全歼敌三六一团。三旅经彻夜激战，攻占了大村东南、田庄西北各高地，并向田庄发动进攻。二旅在兄弟部队的协同下，控制了淤泥坑西北、畅村东南各高地，并奇袭敌一二一师师部，生俘敌师副参谋长。敌人失去指挥，在死伤1000余人后全面溃退。解放军各部乘胜追击，至第二天拂晓结束战斗。

至此，解放军晋察冀军区部队在怀来、延庆及其以南地区的作战中，打退了敌人6个师的进犯，消灭敌人1.15万人，缴获了大批美式装备，粉碎了蒋介石迅速夺取怀来的企图。