1933年2月21日，日本關東軍、偽滿軍10余萬人，以錦州為基地分三路進犯熱河，史稱熱河事變。北路由日軍第六師團與偽滿軍張海鵬、劉桂堂、程國瑞等部從通遼侵開魯；中路由日軍第八師團糾集偽軍李壽山部由義縣犯朝陽；南路由日軍第十四混成旅團和偽軍丁強部從綏中侵淩源。2月22日，鈴木旅團偷襲熱河邊境的南嶺，中國守軍奮起迎戰，熱河戰事全面展開。3月4日，日軍川原旅團先頭部隊僅以128騎佔領熱河省會承德。3月21日，日軍佔領興隆。至此，除熱西的豐寧等縣外，熱河全境淪陷。從此，熱河人民展開了長達12年的可歌可泣的抗日鬥爭。
1932年冬天，日本侵略軍佔領了東北全境，繼而又向熱河推進。當時熱河駐有湯玉麟的 6個旅，2個直屬團，2個直屬營，1個特務隊。其中有3個步兵旅，劉玉才的第七旅駐在綏中，董福廷的第三十八旅駐在北票、義縣一帶，劉湘久的第一〇六旅住在隆化北部。另外還有3個騎兵旅。騎兵那時稱為高腳隊，沒有戰鬥力，因為湯玉麟好馬，所以成立騎兵旅。他們是崔星武的第十九旅，住阜新；石相廷的第六旅住熱北；趙國增旅駐地記不清了。加上那些直屬部隊，實際上是1個整編師，即十一師，但對外仍稱十二軍。
九•一八事變後，熱河境內時有斷斷續續的戰事發生，都是小規模的與日軍作戰。
1932年冬天，萬福麟和馮占海部分別退入熱河境內。湯玉麟為聯合兩位將領抗日，邀他們到承德協商，商定湯軍進行休整期間，由萬、馮兩部先行阻擊。會後，湯玉麟將第三十八旅調往平泉休整。誰知萬、馮二人竟不履行諾言，先行逃跑，致使熱河局勢危急，接著幾天內戰況不利：先是阜新騎兵第十九旅崔星武叛變投敵，緊接著是日軍進攻平泉。同平泉方面的聯絡中斷，熱河危在旦夕。
這時湯玉麟召集守軍將領開會，宣佈退出承德。會議尚未開完，那些靠搜刮民脂民膏的八大處官員便收拾財物，爭先逃命了。軍隊從熱河撤出時，異常狼狽，潰不成軍。
湯玉麟本人也十分狼狽，家眷都沒來得及帶，便乘一輛三輪摩托車上路了。一路上，日軍飛機狂轟濫炸。從承德帶出的400萬大洋，用駱駝馱著，駱駝被飛機轟炸驚跑，白花花大洋灑了一地，也無人顧上去撿。在灤河邊上，汽車、大炮橫躺豎臥，戰馬來回奔跑，一片慌亂的景象。這時，天色已晚，摩托車前方突然出現一群人，駕駛員連忙停車，車還未停穩，湯玉麟便從車裡滾到車外。待人群臨近時，才發現是特務隊，隊長崔子衡急忙與湯玉麟說了幾句話。就在這段時間，駕駛員不見了，沒有辦法，又從特務隊找了一輛兩輪摩托，送湯玉麟過了灤河。灤平縣縣長把湯接入縣城，第二天天一亮，又向長山峪急退。撤退途中，第七旅劉玉才部在大壩附近打下了一架日軍飛機，並活捉了日軍飛行員。
當湯軍撤退到沽源時，部隊只剩下幾千人。這時駐沽源的孫殿英的第四十一軍，又對這殘兵敗將進行了伏擊，致其損失慘重。孫殿英曾認湯玉麟為乾爹，為湯大太太披麻戴孝，此時見湯大勢已去，便落井下石。湯玉麟走投無路，召集剩餘人馬在沽源大灘的教堂內，跪著磕了個頭，老淚縱橫地說：“弟兄們，我湯玉麟過去對你們怎麼樣，你們心裡是清楚的。我現在已到了山窮水盡的地步，希望你們再保我一程。”這時官兵見他如此可憐哀求，也不禁落淚，亂哄哄喊起來，願意繼續保他。
後來湯玉麟接到偽滿洲國第五軍管區司令張海鵬的一封勸降信，他看後十分生氣，將信撕得粉碎扔在地上。湯玉麟在無可奈何的情況下，派人和第二十九軍軍長宋哲元聯繫，要求收編。宋哲元同意，將湯的餘部編為1個旅，湯玉麟任上將參議。以後湯玉麟便攜眷到天津隱居去了。