争爆发后，高桂滋升任第17军军长兼第84师师长，辖第84师、第21师、第97师，7月中旬率部向东渡过黄河，奔赴抗战前线。张廷芝营欲留陕北独立，不听调遣，高令参谋长金醒吾将张营缴械。部队在察哈尔省独石口、赤峰、龙天一线布防。1937年8月17日，高桂滋部吕晓韬在井儿沟歼灭日军一个团；8月20日，高桂滋部艾捷三团在喜峰口歼灭日军一个团及一个骑兵大队。因刘汝明部放弃张家口、汤恩伯在南口失败，位于两者之间的第17军处境孤立，乃撤往长安岭、沙城地区。当时第17军仅存一个师即第84师，渡过桑干河后，该军被划归阎锡山领导