在防守瑞昌遭到重创的第3集团军孙桐萱部经过江西整训，补充兵员后，掌握在孙手里的部队只剩下第12军的三个师了。1938年10月，名头挺大但实际兵力匮乏的第三集团军又奉命北上中原，协同第4集团军（孙蔚如部）共同防守郑州地区。孙部负责防务的区域是郑州城及其右翼的黄河新道。黄河新道防区在郑州东侧，北起花园口，向南经中牟，蔚氏，扶沟，西华到商水县周家口，沿河弯曲300多里。孙将第三集团军总部设在郑州市内的陇海花园。
为了给孙吃一颗定心丸，蒋介石特意给孙桐萱戴了一顶高帽：兼任豫皖边区游击总指挥。这游击总指挥虽是虚职，但这样以来，第四集团军孙蔚如也只能听他调遣。
头脑灵活的孙桐萱办了一处“国民党军政部鲁西招募处”。因当时郑州与敌人只有黄河一水之隔，绅商纷纷西迁，许多市民也离城回乡，郑州人口锐减。仅有的四所中等学校中的两所西迁。郑州是从沦陷区到大后方的通道，聚集着许多流亡青年，还有一些随军子弟。孙在山东多年，与山东人民有情感，能把已沦陷的鲁西青年和郑州当地的青年吸收过来，补充部队，一可以避免资敌，二可以壮大自己的队伍，一举两得。此事经孙桐萱提议，国民党军政部批准成立。处长由孙桐萱兼任，副处长由时同然担任（原22师师长）。干部全是由第3集团军12军各师抽调的。孙桐萱可以利用这个机构为第3集团军补充兵员和物资，更能从中捞取到巨额的钱财。因为孙桐萱心里最清楚，所部前身为西北军，一直被蒋当成杂牌军另眼看待，不光是斩杀韩复榘的特殊案例。孙部与日军的作战中的所有损失，蒋介石只给补充1/3，其余全靠自行解决。因此这个招募处对第3集团军、对孙都是不可或缺的。
果然，招募处的大门一敞开，应着如云，孙部兵力得以迅速扩充。
孙桐萱在任国民党二十师师长驻防山东兖州时，就曾办过“孤贫学校”。面对郑州的教育现状，为解决青年学子求学的困难，更有意为自己输送一批下级军官人才，就下定了办学的决心，创立桐萱中学。孙自己担任董事长。在来郑州驻防的第二年（39年）学校就已建成。到1940年夏第一次招生，直到1944年夏河南全境失守才不得不停办。
孙桐萱不辱使命。为加强河防，第3集团军除派侦探深入敌占区搜集情报外，还定期轮流派出一个团的兵力到河东的尉氏、杞县、太康等地进行游击战，这样既打击了敌人，又使部队在战中得到锻炼。4月1日，第3集团军成功地袭击了驻扎在开封的日军。
经过情报人员长时间侦察，孙桐萱得知，隔河当面之敌系日军第三十五师团，师团长是指挥河南、冀南和鲁西南日伪军的原田熊吉中将。司令部设在开封河南大学，四周装有电网，戒备森严。防守开封的日军包括步、骑、炮、战车等兵种，约千余人，分驻在城内、南关、车站等处。经过侦察，我军对开封城内各处的日军兵力、火力配备、岗哨设置等均巳了若指掌。
根据所掌握的敌情，孙决定派出一个“混合师”奇袭驻开封日军。
时间已是39年的3月22日，第三集团军司令部在郑州陇海花园召开了奇袭开封的战前预备会，部队营以上的军官全部参加。会议由孙总司令主持。20师周遵时师长宣布了混合师组成的决定。
混合师的主力为第20师，辖步兵三个团（第58团、第59团、第60团），炮兵、工兵各一个营，骑兵、通讯兵各一个连，配属部队为第22师的第65团和炮兵、工兵各一个营、骑兵、通讯兵各一个连，以及总部直属的战防炮营。总兵力约12000余人。周遵时为作战指挥部指挥官，副指挥官孙政训（第20师副师长），参谋长刘琛（第20师参谋长）。决定袭击时间为4月1日凌晨4时。
因为我军位于新黄河以西，出动的又是万人以上的大部队，渡河后距开封还有60多华里的路程，若31日夜渡河，时间太紧张。经研究决定在30日夜出发。渡河后即秘密潜伏在距开封40多华里的村庄内。31日夜各部队秘密进入集合地带，就地隐蔽待命。
30日晚，部队分别由中牟的小潘庄和尉氏的芦馆两个渡口渡过新黄河，到达了预定地点。31日白天整个部队悄然无声，一切平稳。31日晚，部队在夜幕下秘密进入集合地带。那天虽是农历2月11日，但天公作美，浓厚的云层遮住月光，为我军的行动提供了极好的隐蔽条件。一支万余人的部队兵临城下，守城日军竟然毫无察觉。
4月1日凌晨4时，战斗按预定计划打响。由于日军毫无戒备，仓皇应战，陷入一片混乱。从整个战场上敌我双方力旦对比来看，我军兵力虽多出日军10倍，但武器装备却比日军落后，既无战车、装甲车．更无制控权 ，而且又是孤军深入敌占区作战，全无后勤保障和增援部队， 困难和危险可想而知。但参战官兵早已抱定誓死杀敌的决心，要以自己的血肉之躯同装备精良的日军展开一场殊死搏斗。经过整整一天的血战，我军攻进城内，杀声震天，毙伤敌军近800名，击落敌机1架，击毁、击伤战车6辆，汽车、装甲车10余辆。傍晚6时许，指挥部下达了撤退命令，部队有序撤出战场。
消息传出，立即轰动全国。外国通讯社称：此为华军对日军已占重要城市第一次有效攻击。
从此役开始，第3集团军继续多次袭击开封的日军，同时也击退了小股日军的进袭。特别是最初曾在山东战场率先阻击日寇，又在武汉保卫战之瑞昌以东望夫山、平顶山奋勇御敌的12军第81师，在豫东游击战中每战皆捷，迭受嘉奖，获得国军该年年终总评全国正规军游击战第一名。
不过，这里还有一个不便在人前明言的小插曲。因为第3集团军防区与敌人只是一水之隔，加上当时内地物资紧缺，因此第3集团军从孙桐萱以下很多官员都以过河收集情报为由，派人去沦陷区购买物资，走私回内地，趁机发国难财。就连战区副总司令汤恩伯也不例外。这就给守卫河防埋下了极大的隐患。那么走私活动究竟会有什么重大隐患呢？看上去也没什么大不了的呀？！您要是这么想，就大错特错了。