1月1日23时，日军守备队长落全策划制造了在榆关宪兵分遣队前面的手榴弹爆炸事件。事发后，落全咬定系中国军队所为；并指挥部队向南关和车站进攻，又电关东军和天津驻屯军司令官请援。当晚来攻日军均被中国守军击退。为对付日军的进攻，警备司令部令榆关守军待命行动。

2日凌晨1时许，日方向中方提出四项条件：（1）南关归日方警戒；（2）撤退南关驻军；（3）撤退南关警察及保安队；（4）撤退城上守兵，并限即时答复。中国方面言称：“俟天时调查真相后，再开始交涉。”3时，日方通知说：“本事件无须调查”，“否则即以武力夺取南关。”中方坚决拒绝，当即配置部队。日军将南关外中国警察缴械，并监视南关公安分局长，双方处于对峙状态。

2日9时，日军守备队用木梯攀登南关城墙，被中国守兵击退。10时许，由前卫开来的日步炮兵3000余人，在飞机、火炮和坦克支援下，企图从南门突破。中国守军沉着应战，至17时许，日军不支而去。傍晚，关东军命令增兵夺取该地。

1933年1月3日10时，日军增援部队加入战斗，在飞机、军舰和坦克的掩护下，向东南城角和南门附近发起重点进攻。中国守军以步机枪、迫击炮和手榴弹顽强抗击。经过激烈争夺，双方互有胜负。至14时，日军发起总攻，炮火更加猛烈，南门守兵悉数战死，日军坦克趁势闯入。至此，榆关遂被日军占领。中国守军第九旅以一团之众不足2000人，与强敌激敌3日，官兵伤亡过半，民众死伤4000人，毁于炮火房屋500户以上。