在侵华战争中的日军，可谓是极尽无耻之能事，不但屠杀手无寸铁的平民百姓，而且公然违反国际法，对中国军队使用毒气弹等化学武器。可是，日军并不是第一支在中国战场使用化学武器的军队，最早对中国军队这样做的，也是中国军队，就是张学良的东北军。
1927年5月，占据山西的阎锡山改变了他与张作霖一向合作的态度，改旗帜为国民党的青天白日旗，就任国民革命军第三集团军总司令。6月，张作霖在北京建立了安国军政府，自任安国军大元帅。9月，阎锡山誓师北伐张作霖。在战役中，傅作义担任师长的第四师作为别动队经九宫口、大河南沿拒马河穿过荒无人烟的深山，日夜兼程，以迅雷不及掩耳之势，到达了达兰家营一带。10月11日，晋军化装成商旅，突入涿州城，大部队随即跟进占领了涿州，傅作义的指挥部进入城中指挥布防。 张作霖的奉军初战失利，经过整顿，先后将阎锡山的军队各个击破。阎锡山各主力撤回了山西。傅作义的第四师虽然深入敌后，占据涿州，但失去了外援，孤军守城，无异于置身死地。为了夺取涿州，张作霖亲自调兵遣将，组织反攻涿州，由张学良任总指挥。张学良的卫队旅受命首先攻城，结果被傅作义指挥军队打得人仰马翻，损失惨重。张学良调集了近五万多人配合大量的炮兵部队进攻涿州，而守城的晋军不足万人。整个战役从1927年的10月开始，持续到年底，长达两个多月。
奉军先后对涿州发动了七次大规模的总攻击。在攻城战中，奉军动用了飞机轰炸、重炮轰击，甚至动用了坦克和燃烧弹，但是依然不能攻克晋军的防守。恼羞成怒的奉军竟然向城中发射毒气弹，结果这些从欧洲买来的第一世界大战的剩余品大多失效，又受到风向的影响，最终没有对守城的士兵和城中的百姓造成死伤。
张作霖、张学良父子黔驴技穷，只好下令将涿州团团围住，打算将傅作义所部困死在城中。此时，涿州城内粮源断绝，不久存粮殆尽。城中百姓饿死者甚多，士兵们因为饥饿而食酒糟，因此病倒者甚多。城中妇孺环绕晋军司令部伏地泣告，请求罢战。傅作义不忍士兵、百姓白白惨死，因此与奉军和谈。最终，在阎锡山的授意下，傅作义与奉军经过一周的谈判于1927年12月30日通电宣告停战。
1928年1月5日，傅作义被奉军挟持到保定，随即被张学良软禁，后经友人帮助，成功逃脱软禁，避难于天津。
