1937年平津地区侵华日军的兵力主要由两部分组成：一部分是驻屯军，另一部分是从日本驻朝鲜和日本国内抽调来增援华北的号称河北方面军。
日本驻屯军在中国可谓历史悠久。1901年9月7日，清政府被迫与诸列强签订了中国近代史上最屈辱的《辛丑条约》。列强通过该条约，不仅向清政府勒索4．5亿两白银，还附加了许多苛刻条件，其中一条就是外国军队可以驻扎于北京和从北京到山海关沿线的12个战略要地。实际上，早在《辛丑条约》签订前的4个月，日本政府就以“护侨”、“护路”为名，宣布成立“清国驻屯军”，任命大岛久直中将为第一任司令官，司令部设于天津海光寺，兵营分别设于海光寺和北京东交民巷，兵力部署于北京、天津、塘沽、秦皇岛、山海关等地。作为中国的首都，北京及其周围的战略要地，本来应该是我们最核心的守备区域，但这里却驻扎着日本和其他列强的庞大武装，这在今天来说是不可想象的，而在当年却是确凿无疑的事实。这支庞大的武装，犹如一只登堂入室的恶狼，对中国人民不仅是一种威胁，更是一种创深痛巨的民族耻辱。1912年，日本将“清国驻屯军”改名为“中国驻屯军”。因该军驻扎华北，通常被人们称为“华北驻屯军”，因其司令部设于天津，又被称之为“天津驻屯军”。1937年制造“卢沟桥事变”的，正是驻丰台的中国驻屯军步兵旅团第1联队第3大队。截至“七.七事变”，日本的“中国驻屯军”驻扎北平已有36个年头了。
1935年“华北事变”后，日本大力进行以征服中国和称霸亚洲为主要目标的扩军备战，加速了发动全面侵华战争的步伐。1936年4月17日，日本内阁悍然决定向华北增兵，由裕仁天皇亲自任命的新任司令官是原任第1师团师团长的田代皖一郎中将，新任驻屯军参谋长为桥本群少将，新设置的驻屯军步兵旅团由河边正三少将任旅团长。根据日方公布的数字，增兵后的中国驻屯军由原来的1700余人增至5700余人。而实际的增兵人数远远超过日方公布的数字。据上海《申报》的调查，增兵后的兵力达1.4万人，还有人认为日军兵力超过2万。分别配置于天津、塘沽、唐山、滦县、山海关、秦皇岛等地。“卢沟桥事变”前夕，具体驻防情况是：
日本“中国驻屯军”司令官及其直属战车队、骑兵队、工兵队、通信队、宪兵队、军医院和军仓库驻天津。
“中国驻屯步兵旅团”司令部率步兵第1联队(欠第2大队)、电信所、宪兵分队、军医院分院驻北平，其中第3大队驻丰台，另有1个小队驻通县。
第2联队和第1联队的第2大队、炮兵联队驻天津，其中第2联队的第3大队第7中队驻唐山，第8中队驻滦县。
第9中队驻山海关；第1大队第3中队驻塘沽，另有1个小队驻昌黎，1个小队驻秦皇岛。
兵力分配大体如下：西起丰台，东至山海关铁路沿线，有日本入侵华北的驻军5000余人；北平以东，有日本卵翼下的“冀东防共自治政府”的敌伪军1.7万人；北面和西北面，有日本豢养的察北的伪蒙军约4万人。
担负平津地区守备任务的中国守军为抗日劲旅第29军。驻守卢沟桥的是第29军第37师的一部。29军的前身是冯玉祥创建的西北军。这支军队曾拥兵40万，可谓彦俊荟萃，猛将云集，极一时之盛。但经过中原大战，西北军土崩瓦解，残部只剩下几万人，犹如一场大火后的星星余烬。
1931年1月，退入山西的西北军残部被蒋介石改编为第29军，军长宋哲元，下辖3个师：37师，师长冯治安；38师，师长张自忠；暂编第2师（后改为143师），师长刘汝明。这几位将领，都是深得冯玉祥赏识的西北军战将。29军成立后虽粮饷无着，处境困难，但大家咬紧牙关，埋头苦干，把29军的训练搞得有声有色。29军士兵基本来自北方各省，尤以冀、鲁、豫三省为多。他们普遍身材高大，体格强健，作风淳朴，能吃苦耐劳，并易于接受组织和训练。29军训练的特点之一是注重体力和技能的训练，士兵一入营，就要进行劈刀、刺枪、器械操的训练和忍耐寒、暑、风、雨的本领，因此29军官兵在体能、技能和忍耐困苦方面要比一般军队强得多。
29军还继承了西北军爱国教育的传统。在日本入侵、民族危机深重的形势下，军长宋哲元提出了“枪口不对内”和“中国人不杀中国人”的口号。士兵在吃饭前，要唱《吃饭歌》：“这些饮食，人民供给；我们应该，为民努力。日本军阀，国民之敌；为国为民，我辈天职。”29军还沿用了西北军举行“国耻”纪念的办法，编有《国耻歌》，令部队演唱。每逢国耻日，开饭时馒头上印着“勿忘国耻”4个字；或者令官兵禁食一天，反省国耻，以期官兵知耻后勇。同时，部队经常举行“国耻’演讲，揭露日本对中国的侵略。在旗帜鲜明的爱国教育的熏陶下，29军官兵无不同仇敌忾，铭记国耻，抗日情绪十分高昂。日本人曾对29军下了这样的评语：“该军因与抗日领袖冯玉祥保有关系，故抗日意识深入官兵，实为性质不良之军队。”能被日本人称为“性质不良之军队”实在是29军的光荣。在长城抗战中，该军的“性质不良”得到了充分展现。