馮、韓所部部隊抵抗的最大作用是為中央軍的北調提供時間。
11月初，日軍進佔熱河全省，遠東軍六個師退守平津。月底，寇陷平津。
經過前兩個月的突進，日、滿軍隊以總共傷亡2萬人，損失火炮百門，戰機30餘架的較小代價，就突破了熱、綏、察、冀四省地盤。殲滅地方軍15個師、火炮數百。
不過依靠這一個多月的拖延，從雍涼、三晉、調動過來的東北軍和從兩湖調動過來的桂系軍總算是進入了預設防區並部署好了縱深防禦陣地。
除了原有防區內的遠東軍，負責北線作戰部隊的援軍一共有80個師。主要是桂系李長官的40個整編師、進駐濟南，依託黃河兩岸展開抵擋日軍南下。東北軍30個整編師與陝西閻長官的直屬部隊部署在西側，沿太行、陰山及太原、大同等主要城市抵擋日軍從綏遠、河北西進。
經過之前兩個月的逐次排程和臨時加強防線，步步退卻的遠東軍終於在黃河北岸和太行山區阻止住了日軍繼續前進的勢頭，遠東軍在撤退的時候盡力破壞了主要公路、鐵路。四百公里的基礎設施隔離地帶為日軍的彈藥武器補充帶來了較大的障礙，但是卻導致了更大的災難——日本軍隊除了武器彈藥需要從東三省的軍工基地運輸過來，其他糧食衣物完全靠的是「因糧於敵」的掠奪方式，對於一般文明人軍隊能夠很好起效的破壞補給措施對於日本人影響卻不是很大，日本人把佔領區經過緊急搶修後可以使用的道路運能全部用於運輸武器彈藥和藥品，雖然不能說達到100%的補給強度，至少也可以保持部隊七八成的戰鬥力。
河北之地，一月之間民生凋敝，廬舍為墟；聞者傷心，見者落淚。
1、2月間，由於北地連降大雪，氣溫驟降。黃河凍結薄冰不能行船，也無法徒涉。日軍進攻屢屢後繼乏力，雙方互有攻守。兩個月間，日軍傷亡2萬餘人，馮系偽軍也作為炮灰消耗殆盡。遠東軍10個師的部隊被打殘，傷亡10餘萬。
3月，隨著天氣轉暖，日軍將主攻方向移動到黃河防線，並從國內獲得了第二批乙種師團增援部隊。4個師團分兩批強渡，突破黃河防線並沿河南側向兩翼展開，便於後續部隊突進。至下旬，總計動用兵力為8個日軍師團，16個師的滿洲軍隊。韓復渠部3個師殘部被日軍圍困在黃河以北，因畏懼蔣校長以作戰不利處罰，遂投降日軍。
日軍渡河後，第五戰區李長官以薛嶽為主將，沿黃河至濟南的縱深地帶部署了5道防線、40個桂系整編師，逐次狙擊防守，由德國教官統一整訓的部隊每每敗而不亂，在頂不住後有序地退往兩翼陣地。3月25日，日軍到達濟南外圍，開始與遠東軍展開巷戰，但已經疲憊不堪的日軍顯然無法在巷戰中找到足夠的優勢，而退往兩翼休整的桂系軍隊又重新逐次向中央擠壓，不給日軍喘息的機會。戰況異常激烈，遠東軍依靠逐次交替輪換，使日軍不得不面臨24小時連續作戰，軍力疲憊不堪。雖然裝備、訓練及作戰意志優於遠東軍，仍然漸漸不支。
4月7日，在南線戰線穩定後調動過來的校長嫡系遠東軍精銳——遠東國內僅有的兩個裝甲師，分別裝備了200輛德式1號、2號坦克和200輛美式輕型坦克的遠東軍第1、第2裝甲師被部署到了黃河南岸兩側，分別開始向中央突進，意圖切斷日軍退路，收攏包圍圈。並集中了遠東國空軍剩餘力量的60%以上作戰飛機，共計400架左右封鎖黃河，實施對地攻擊。
大批坦克的集中出現和空中掩護讓日軍受到了極大的震撼，不得不放棄對濟南的圍攻背水後撤。最終仙台師團、大阪師團、廣島（板垣）師團三個精銳甲種師團在黃河南岸被圍殲，日軍共計陣亡、被俘5萬餘人，受傷4萬，戰機損失200餘架。滿、韓軍共計20萬人損失殆盡。僅4個甲種師團的日軍殘部退回黃河北岸。
是役，東北軍、桂系約17個師成建制被擊潰，遠東軍戰死27萬，受傷被俘48萬，損失戰機、坦克數百，火炮過千。
至此，日軍再也沒有實力在北線發動大規模進攻，也沒有得到再次渡過黃河的機會。