在侵華戰爭中的日軍，可謂是極盡無恥之能事，不但屠殺手無寸鐵的平民百姓，而且公然違反國際法，對中國軍隊使用毒氣彈等化學武器。可是，日軍並不是第一支在中國戰場使用化學武器的軍隊，最早對中國軍隊這樣做的，也是中國軍隊，就是張學良的東北軍。
1927年5月，佔據山西的閻錫山改變了他與張作霖一向合作的態度，改旗幟為國民黨的青天白日旗，就任國民革命軍第三集團軍總司令。6月，張作霖在北京建立了安國軍政府，自任安國軍大元帥。9月，閻錫山誓師北伐張作霖。在戰役中，傅作義擔任師長的第四師作為別動隊經九宮口、大河南沿拒馬河穿過荒無人煙的深山，日夜兼程，以迅雷不及掩耳之勢，到達了達蘭家營一帶。10月11日，晉軍化裝成商旅，突入涿州城，大部隊隨即跟進佔領了涿州，傅作義的指揮部進入城中指揮佈防。 張作霖的奉軍初戰失利，經過整頓，先後將閻錫山的軍隊各個擊破。閻錫山各主力撤回了山西。傅作義的第四師雖然深入敵後，佔據涿州，但失去了外援，孤軍守城，無異於置身死地。為了奪取涿州，張作霖親自調兵遣將，組織反攻涿州，由張學良任總指揮。張學良的衞隊旅受命首先攻城，結果被傅作義指揮軍隊打得人仰馬翻，損失慘重。張學良調集了近五萬多人配合大量的炮兵部隊進攻涿州，而守城的晉軍不足萬人。整個戰役從1927年的10月開始，持續到年底，長達兩個多月。
奉軍先後對涿州發動了七次大規模的總攻擊。在攻城戰中，奉軍動用了飛機轟炸、重炮轟擊，甚至動用了坦克和燃燒彈，但是依然不能攻克晉軍的防守。惱羞成怒的奉軍竟然向城中發射毒氣彈，結果這些從歐洲買來的第一世界大戰的剩餘品大多失效，又受到風向的影響，最終沒有對守城的士兵和城中的百姓造成死傷。
張作霖、張學良父子黔驢技窮，只好下令將涿州團團圍住，打算將傅作義所部困死在城中。此時，涿州城內糧源斷絕，不久存糧殆盡。城中百姓餓死者甚多，士兵們因為飢餓而食酒糟，因此病倒者甚多。城中婦孺環繞晉軍司令部伏地泣告，請求罷戰。傅作義不忍士兵、百姓白白慘死，因此與奉軍和談。最終，在閻錫山的授意下，傅作義與奉軍經過一週的談判於1927年12月30日通電宣告停戰。
1928年1月5日，傅作義被奉軍挾持到保定，隨即被張學良軟禁，後經友人幫助，成功逃脱軟禁，避難於天津。
