就在35军被歼的当天下午，傅作义就密令孙兰峰再守张家口已无意义，相机向绥远突围，并令绥远的华北剿总归绥指挥所主任董其武积极予以配合。董其武是傅作义15日下的一颗棋。为防不测，傅作义就命令董其武派新编第7师从归绥出发，准备接应张家口之敌突围。
怎么打张家口和绥远的敌人？毛泽东在作战地图前思考了很久，新保安之战打响以前，12月19日平绥线作战计划就已经出炉了：“当东北4纵到达张家口后，华北第2兵团即开始攻击新保安，争取五天结束战斗。然后休整十天，经大同以南隐蔽向归绥运动，以一部包围归绥，吸引新编第7师回援；另一部则消灭回援之敌，再全力攻击归绥。在第2兵团攻击归绥的同时，第3兵团开始攻击张家口。这一计划的目的是不使归绥的国民党军退往河套地区，增加以后作战的困难。”
从12月2日完成对张家口的包围之后，为了有效阻击敌人，第3兵团在张家口周围二三十公里的纵深，组成了三四道包围圈。塞外的十二月，到处是白茫茫的积雪，气温经常在零下二十多摄氏度。地冻得邦邦硬，镐头刨下去一蹦老高；刨不上几下，手被震裂了，血流到镐把上，稍停一会，手就和镐把冻在一起。
工事没法筑，战士们想出了一个绝妙的好主意：用石头垒成各种工事，然后浇上水；水和石头冻在一起，比钢骨水泥还坚固。
第3兵团就用这办法在河滩上筑起几道三百多米长、两米高、三米厚的拦墙，拦墙上写着：“铜墙铁壁修得牢，敌人想跑也跑不了！”
12月22日，新保安的第2兵团歼灭35军时，第3兵团也已攻占了张家口外围的所有大小据点，特别是张家口西北的黄土岭、树儿山、帽儿山一线制高点，居高临下观察张家口守军的动静，做好随时战斗的准备。
这一天，接到傅作义的密令，孙兰峰和袁庆荣这两位35军老兵清楚，35军及援兵被歼，不只是张家口守备已无意义，而是下一个马上就要轮到他们了。孙兰峰当即召开秘密会议进行商议。最后决定当天就分两路突围，步兵五个师以第259师为前卫出大境门，经张北到商都；骑兵两个旅从七里坊经孔家庄向商都突围，然后再向绥远撤退。整个突围由105军军长袁庆荣统一指挥。为了保密起见，突围命令由袁庆荣向各师、旅长当面下达，而未通知警备司令靳书科。
张家口的守军从1948年6月起在外围山地共修筑碉堡五百余个。当被围后，更是每天征集五千多民工，日夜施工，加强纵深防御和核心工事，并储备了大量物资，声称足够坚守三个月。因此，孙兰峰企图以靳书科城防部队凭借防御工事，牵制野战军，掩护其主力撤退。
23日拂晓，259师悄悄地出了大境门，准备向北逃窜。大境门是张家口的北门，大境门外是1纵队3旅8团的阵地，杨成武命令1纵队负责坚守在张家口以东八里地的西甸子和朝天洼，防止敌人向张北逃跑。
张家口以北是东、西太平山，这两山中间是一条宽约五百米的河滩，从大境门直到西甸子、朝天洼，长约十公里。时值寒冬，河滩中间是冰封的河道，河床左侧是一条旧公路，向北一直通向张北。西甸子南北有两座大山，两山之间是一条宽约一里的河滩，河滩左侧是张家口通乌兰哈达的公路。这是傅作义部绕道张北向绥远逃跑的必经之路。
这两座大山，就像两扇坚实的铁门，开则畅通无阻，闭则寸步难行，于是8团的1、3营就分别坚守着这两扇铁门。
一出城门，259师用炮一个劲向东、西太平山的1、3营猛轰。眨眼的工夫，1纵8团镇守的整个阵地，烟云相连，对面不见人影，土地在脚下抖动。
半小时后，259师命令敌步兵沿着河滩、公路进攻，全力向西甸子突围。几个扛着国民党蓝旗子的开路，后面的密密层层，在挥舞着大刀的督战队驱赶下，哇啦哇啦喊叫着，前呼后拥向8团的阵地拥来，一时之间，河滩里、公路上，敌人的骑兵、步兵、炮兵、骆驼队、辎重马匹，赶庙会似的挤成了疙瘩。
259师决定不惜一切血本打开这两扇门，杀出一条血路。
眼看敌人拥到阵地前沿了，8团1、3营的阵地几乎同时响起了海啸似的枪声。
259师领军的旗手倒下了，紧接着，冲锋的敌人满山坡乱滚。督战队开始还抡大刀，逼迫着士兵往前冲，但随着向后逃跑的士兵哗啦啦地溃退下来，他们也立刻被淹没了。
一次的冲锋被击退以后，259师接着又进行了第二次进攻。炮弹集中打到1、3营的阵地上，8团指挥部里电话一阵铃丁铃丁铃响起来。
邹林团长刚拿起耳机，便听到一营营长杜子钦报告说：敌人连续冲锋，突破了一连的阵地……没等他说完，邹林团长便厉声地命令道：“夺回来！马上组织反冲锋，把阵地夺回来！”
从1营的阵地上望去什么也看不清，向山下看去，只见挤成了团的敌人，人喊马嘶，急得团团转。不一会儿，从阵地传来了震耳的喊杀声，“看来敌人已经冲入了1营的阵地？”
邹林全神贯注地注视着1营战况，如果丢了阵地，让敌人逃跑了，8团是没有办法向上面交代的，3兵团也是没有办法向毛泽东交代的，这一点邹林很清楚。
十分钟以后，杀声沉寂，电话铃又急剧地响起来，电话那头传来了杜子钦沙哑的声音：“敌人被赶下去了。”
这个时候，第5、第11骑兵旅在旅长卫景林的带领下，按照原定计划向张家口以西突围，到达孔家庄、郭庄一线。出了城，前方侦察兵报告卫景林有野战军有重兵把守，此时，1纵第1、2旅镇守着张家口西南的孔家庄，2纵队则位孔家庄以北和以西严阵以待。
这时，卫景林接到“情报”，说大镜门外的出路已经打通。一直为自己这一路势单力孤而提心吊胆的卫景林，立即下令已经突围出去的两个团撤回张家口，随他出大镜门跟在了主力的后头。
城外的炮火声早就引起了警备司令靳书科的注意，靳书科在城内四处找不到孙兰峰，也找不到其他人，才知道自己被甩下了，“他x的，想让老子当炮灰连招呼都不打一声？”
于是，他一声令下，率警备司令部人员和直属部队直奔大境门。就这样，张家口的守军几乎都朝大境门一个方向突围。
前边久攻不下，后边久等不前，长不到20里、宽不足1里的山沟已经人满为患了，突然又拥进两个骑兵旅。5万多步骑炮兵动弹不得。一些路段被挤占，愈发混乱不堪。
259师见东、西太平山的阵地突不破，转向西甸子村发动了进攻。8团的机枪、buqiang不住地猛叫，手榴弹也在敌群里猛烈地baozha。可是山沟里的人太多了，前面的倒下了，后面的又拥上来。西甸子村阵地的danyao快用完了，火力渐渐减弱了，孙兰峰部终于占领了西甸子村。
就在这时候，传来了新保安的胜利捷报，眨眼的工夫传遍了整个阵地。“三十五军完蛋了！”
“兄弟部队快赶到了！”
“不让一个敌人跑掉！”
8纵的士气又重新高涨起来。但是259师采取羊群战术更加猛烈想从西甸子村打开东西太平山的出口。
1营的阵地仅剩下一百来人了。259师还在不断地进攻。战斗持续到下午4时，原来驻守西门的2纵、1纵第2旅和东北4纵突入张家口市区，随即出大境门跟踪追击，24日拂晓，将孙兰峰前后堵截在西甸子、朝天洼、乌拉哈达、黄土窑子之间长不到十公里，宽不足一公里的狭长地区。
“张家口被共军占了，共军追上来了！”山沟里，不知谁喊了一声。
这声音像瘟疫，又像迅速倾倒的多米诺骨牌，山沟里的人群像被炮弹炸飞了似的猛然间四散奔逃。20里山沟，车翻炮仰，人挤马踏，女人哭，孩子叫。
各纵队全力展开围歼，大胆穿插，纵横厮杀。没过多久，孙兰峰的一个兵团，一个军，五个步兵师，两个骑兵旅全部5.4万人投降或被歼。军长袁庆荣和副军长杨维垣、参谋长成于念，带着几个卫兵，跑进一条山沟里，但是却被抓了回来。
除孙兰峰外，11兵团军师旅团各级长官，基本都成了俘虏，孙兰峰是在俘虏群中溜掉的。一领老羊皮大衣，一顶半旧军帽，年近花甲的兵团司令仅带一名卫兵，在零下30多摄氏度的风雪严寒中，翻山越岭过长城，历时7天到达商都县时，已是手脚冻伤，面色死灰。
3兵团以伤亡仅九百余人的代价，赢得了平张线西部张家口大捷。至此，完成了“先打两头”的任务，塘沽、天津、北平被孤立在平张线之中。
张家口解放后，东北4纵于25日开始返回东北野战军部。华北第2兵团立即结束休整，向大同进军，于28日完成对大同的包围。第3兵团位于孔家庄、郭磊地区进行为期十天的休整，加紧进行西进绥远的各项准备。