7月26日，日本华北驻屯军司令官香月清司向国民革命军第二十九军发出最后通牒，要求第二十九军退出平津地区。27日，第二十九军军长宋哲元在北平发表声明，拒绝日军要求，并通电所属各部队自卫守土。同日，日军向北平守军发动大举进攻，驻津日军也宣布进入战争状态。

  7月29日晨2时，在李文田的指挥下，部队分三路同时出击：一路袭击敌海光寺兵营，直捣驻屯军司令部；一路袭击日军东局子飞机场，打击空中力量；一路袭击已被日军占领的天津东站和北站，控制铁路线，阻止敌人增兵。驻守天津的国民革命军第二十九军第三十八师和天津保安队，在中国共产党抗日民族统一战线政策的感召和天津人民的倾力支援下，同凶残的侵略者进行了惊心动魄的血战，打响了保卫天津的战斗。

  战斗开始后，李文田将总指挥部设在了西南哨门，与天津保安司令刘家鸾、第一一二旅旅长李致远等随时听取战况报告。战事开始进展顺利。经过激烈战斗，天津守军先后夺回被日军占领的天津东站、天津总站（现北站）和北宁铁路总局。拂晓，天津守军攻进东局子机场，并烧毁了十几架日机；日租界的敌人被三面包围；海光寺日本兵营的日军龟缩在工事内等待援救。

  东局子飞机场是日军在华北的主要机场，负责攻占机场的是独立第二十六旅朱春芳团第一营和保安队第二中队。据记载，在夜幕掩护下，官兵们跑步冲进机场内部，但由于跑步出汗和天气潮湿，官兵们随身携带的火柴大多划不着，只有一架日军飞机被引燃。这时其他飞机要起飞，情急之下，官兵们有的用手枪打、用手榴弹炸；有的干脆脱下衣服引火；有的不顾烫伤，用手撕下燃烧着的飞机碎片去引烧其他飞机。一时间，机场火光四起，十几架飞机被烧毁。这场战斗给予日本驻津空军以重大打击，一度削弱了日本空军对华北地区的轰炸力度。

  日军全面进攻天津时，守卫在天津公大七厂（原华新纺织股份有限公司，1936年被日商吞并，更名公大七厂）。在公大七厂的战斗中，近六百名保安队士兵攻占了由日军岩井部队五十余人占据的工事，击毙日本陆军工兵上等兵山口长年、菊池春次等人。后遭敌重兵合围，在仅剩下四名保安队员的情况下，仍坚持战斗，最后全部壮烈牺牲，表现出中华民族威武不屈的崇高精神。

  驻津守军主动发起攻击，消灭日军的胜利消息，极大振奋了天津的爱国民众。29日，在中共天津各级党组织的动员号召下，广大工人、学生和市民纷纷慰问爱国将士。全市所有的车辆，不分公私，几乎全部出动，帮助第三十八师运送弹药和部队，甚至租界的华人巡捕也主动拉开路口的拒马（路障），让车辆顺利通过。海光寺附近商店的主人，主动把自己店铺的铁门卸下来，运往前沿阵地用以构筑防御工事。天津民众强烈的爱国热情，使第三十八师官兵深受鼓舞，一些官兵在战斗中受了伤也不肯走下战场，表示一定要同侵略者血战到底。

  战斗打响前，李文田便深知兵力不足，因而，他发出抗日通电，除了宣告驻津官兵的抗战决心之外，也在向国民党当局寻求增援。在通电的最后说“敬祈各长官各父老迅予援助，共歼役虏”。然而，李文田和与敌激战了15个小时的官兵们最终没有等到援军的到来，等到的是日军的大批增兵。29日下午两时起，数十架日机对天津东站、天津总站（北站）、国民党天津市政府、电话局和邮电总局以及南开大学等地施行狂轰乱炸。傍晚，大批日本援军从北平等地陆续赶来。无奈之下，第三十八师和天津保安队的官兵含泪撤出天津市区，转赴静海一带作战。7月30日，天津沦陷。

  在攻占天津的过程中，日军战机对市区多地进行轮番轰炸，轰炸和炮击炸死炸伤大量平民，许多建筑倒塌，天津人民的生命财产遭受严重损失。在日本战机的轰炸下，南开大学的秀山堂、木斋图书馆等精美建筑荡然无存。北宁铁路总局、国民党天津市政府被炸成一片废墟。南开中学、造币厂、稻香村等10余处学校和企业到处断壁残垣，弹痕累累。日军还纵火焚烧东站附近民房，不及逃避的居民死伤惨重。大经路（现中山路）到北站三四百米内临街的商店全部被毁。全市被毁房屋2500余间，被炮火摧毁的工厂、企业53家，财产损失超过2000万元。据粗略统计，仅中国抗日官兵阵亡者就达2000多人，市民伤亡更是无法统计，无家可归的难民达10万人以上。

  天津保卫战虽因敌强我弱以失败而告终，但却激发了天津军民同仇敌忾抗击日本侵略者的斗志和勇气，展示了中国人民不可征服的坚定信念和决心。