第一集团军则在正面持续施压，围攻怀来，主力绕过县城，攻克下花园，兵临宣化城下，完成了对宣化的半包围，并将日军新编51师团牢牢钉死在正面战场。
宋兴华适时下令待机已久的第三集团军主力——同11装甲旅及同1、同4旅，从第一集团军打开的缺口投入战场，向张家口侧后猛插，进一步搅乱了日军的防御部署。
随着外围阵地不断失守，原本分散在怀安、深井、化稍营、下花园、鸡鸣驿等地的日军新编108、52、53师团等部的残兵败将，在八路军的驱赶和自身求生本能下，如同溪流汇入大河，纷纷狼狈不堪地向最后的堡垒——张家口和宣化城内退缩。这些溃兵带来了前线惨败的消息和极度恐慌的情绪，严重冲击了城内原守军（主要是新编110师团和51师团）的士气。张家口和宣化城内，物资开始紧张，谣言四起，伤员挤满了临时医院，绝望的气氛如同瘟疫般弥漫。日军士兵们躲在冰冷的工事里，听着城外越来越近的炮声，看着天空中不时掠过的八路军轰炸机，士气低落到了极点。不少士兵开始偷偷藏起救生符或写着家庭地址的布条，对军官的严厉呵斥也显得麻木不仁。
合围圈内的日军不甘坐以待毙，多次组织突围。尤其是在张家口西北方向，日军集中了包括关东军战车联队残部在内的力量，向第二集团军万全方向的阻击阵地发起了决死冲击。然而，在八路军预设的、由pAK40、m2hb重机枪（平射）、120迫击炮构成的多层反坦克火网，以及炮2旅凶猛的炮火覆盖下，日军的突围行动一次次撞得头破血流，丢下了大量燃烧的坦克和士兵尸体。
宋兴华利用系统的雷达预警功能，总能提前洞察日军的主要突围方向和兵力规模，使得防守部队总能以逸待劳，精准布防，给予日军最大程度的杀伤。
3月18日上午，宋兴华决定施加最后的心理压力。数十架Ju-88轰炸机再次飞临张家口和宣化上空，但这次它们投下的不是炸弹，而是漫天飞舞、如同雪片般的彩色传单。传单以中日两种文字清晰地印制，内容直击日军官兵内心最脆弱的部分：
“日军士兵诸君：你们已被完全包围，援军无望。继续抵抗，唯有死路一条。八路军优待俘虏，保障人格尊严和生命安全。忆及大同战役，黑田重德师团长以下四万五千皇军官兵，放下武器后均得生还，受到人道待遇。生命只有一次，父母妻儿在期盼你们归去。勿为军国主义做无谓牺牲！立即放下武器，走向光明！”
同时，隶属同盟军的各部队，特别是由原日军官兵组成的部队，利用大功率扩音器，开始了持续不断的战场喊话：
“第110师团的战友们！我是原第x师团xxx联队的中村拓真！我已经醒悟，不再为天皇和财阀卖命！八路军是真正的仁义之师！看看大同的四万五千战友，他们都活下来了！你们也想活着回到日本，见到家乡的樱花和亲人吗？”
“冈部直三郎司令官，饭沼守师团长！大局已定，抵抗徒增伤亡！为了跟随你们的数万将士的生命，请做出负责任的决定！八路军宋兴华将军承诺，只要停止抵抗，保证所有官兵的人身安全！”
这些传单和喊话，如同最后一根稻草，压垮了许多日军士兵的心理防线。尤其是“大同四万五千降兵”的例子，具有极强的说服力。一些日军士兵偷偷捡起传单藏好，军官们对此也睁一只眼闭一只眼。城内的抵抗意志，在以肉眼可见的速度瓦解。
为了彻底粉碎日军高层可能存在的侥幸心理，宋兴华下达了最后一道展示肌肉的命令。炮2旅和同12榴弹炮旅，在张家口城外预先选定的广阔阵地上，进行了战地集中展开。
当覆盖在炮身上的伪装网被猛然掀开时，一幅令城内所有观察者魂飞魄散的景象出现了：在张家口的西、南两个方向，广袤的原野上，一门门涂着迷彩的钢铁巨炮，如同从地下冒出的森林般，密密麻麻地排列开来！粗壮的105mm、122mm炮管，以及更加威猛骇人的155mm榴弹炮炮管，齐刷刷地指向张家口城区！阳光照
