然而，日本侵略者并没有中止对马鸿逵的拉拢，他们对马鸿逵仍寄托着“合作”的希望，他们清楚，如果马鸿逵一旦投日，则西北地区其他几位军政界要员就会很容易攻破，到时，日本可顺利占领西北地区大片领土。“七七”事变后，日寇占领绥远，到处物色与马鸿逵有关系的人物，企图通过他们使马鸿逵屈服日军。当时被北平日本特务机关选中的二人中，一是马鸿逵胞弟马鸿炳；另一位是与马鸿逵父子关系较密切的蒋辉若。绥、包沦陷后，日本特务找到马鸿炳，照顾其生活，并邀其出任伪职。此事后被蒋介石侦悉，电令马鸿逵“最好把令弟从北平叫回宁夏”。不足一月，马鸿炳随经商驼队回到宁夏。蒋辉若为甘肃临夏八坊，与马鸿逵父子交情较深，曾任马福祥部旅长，投靠日本后，任伪“回军总司令”驻包头，配合日军，积极做向西进兵之准备。1938年初，日本关东军方面在“中国回教总联合会”下设“西北回教总联合会”，会址设在绥远省城东寺巷口，而该会会长职务一直虚悬，日方声称至少须一回教有力军事领袖始可担任会长职务，这分明在向马鸿逵暗示。日本人见马鸿逵对他们的拉拢利诱无动于衷，1938年底，又特色了一个阿訇，来宁夏做说客，要马鸿逵拥护满洲国，但此人刚到包头，就被马鸿逵阻止。之后，日军向宁夏省城空投满洲国信袋、宣传单，劝马鸿逵投降合作，也没奏效。两个月后，日军见没有动静，派8架飞机轰炸宁夏省城，以示威胁。不久，日本关东军参谋长板垣征四郎再次飞抵阿拉善旗，邀请马鸿逵前往会谈。马鸿逵派党部书记长周百隍前去会谈，板垣很不高兴，问周何以马鸿逵不来见他，并且说马家是清室历代忠良，现在满清帝国在满洲复国，马鸿逵应该继续为清室效力。周代表说：在现时敌对情况下，马主席怎能来见你。你们无故占领了中国的土地，杀害中国同胞。八国联军时，你们出兵最多，马家人员很多在北平正阳门上，被你们日军杀死。如今家仇未报，国仇未雪，势不两立。可见日本关东军为拉拢马鸿逵的确费了一番心机。日军劝降的最后一点希望落空，板垣颓然返回，之后日军恼羞成怒，派飞机四十余架轰炸宁夏省城，也标志着日军策反马鸿逵的阴谋宣告破产。
三、马鸿宾、马鸿逵出兵绥西抗日日本侵略军看到对马鸿逵策反不成，企图派重兵武力征服。日本侵略者向西进攻，为马鸿宾、马鸿逵意料中事，他们在此之前着手进行了抗御日本大规模侵略的一些准备工作，构筑防御工事，加紧抗战部署，为有效地组织全民族自卫战奠定了基础。如为加强北部黄河沿岸防御力量，修策防御工事，挖壕沟，在交通道口设阻绝阵地，隐蔽埋伏炮兵以备阻击日军。81军军长马鸿宾带领部下认真研究日军武器，进行防空防毒训练，为使部队适应沙漠地区作战，进行野外练习，制定了克敌制胜的具体战术。对广大士兵进行爱国主义教育，揭露日本侵华的丑恶面目，极大地提高了士兵战斗素质和爱国热情。时任宁夏省政府主席的马鸿逵进行战前动员，动员民众捐钱捐物，支援抗战，同时加紧生产建设，巩固后方根据地，增强抗战力量，扩充军备，集结待命，准备开赴绥西战场。
1937年10月，国民党国民政府划甘、宁、青三省为第八战区，朱绍良为战区司令长官兼任甘肃省主席。不久马鸿逵、马鸿宾部队组编为第17集团军，马鸿逵为集团军总司令兼11军军长、宁夏省主席，马鸿宾为副司令兼81军军长。1938年5月，国民党政府军事委员会任命马鸿宾为绥西防守司令，并由马鸿逵部调拨步骑兵各一旅到绥西，亦归马鸿宾指挥。面临外敌入侵的局面，兄弟俩尚能团结一致，马鸿逵对马鸿宾去绥西抗战积极支持，派两个骑兵旅开往绥西，归马鸿宾指挥。一旅驻五原，一旅驻狼山，又加派一个警备旅驻磴口县三盛公，为预备队。1938年冬，蒋介石在南岳召开军事会议，调整战区，以傅作义为第八战区副司令长官，马鸿宾为委员。
1939年夏，日军板垣师团一部，配以汽车、装甲车、坦克向绥西作试探性进攻。日军向驻守乌拉脑包81军206、205团发起进攻，该团官兵奋起抵抗。他们避敌之长，与日军展开近距离战，使日军重型武器不能发挥作用。他们用大刀砍敌人汽车轮胎，有的敌人还没有下车就被击毙。广大官兵浴血奋战，迫使敌人溃退。是役，缴获日军汽车2辆和许多武器弹药。81军首战告捷，极大地鼓舞了绥西军民的抗日斗志。
1940年1月16日，日军纠集晋、察、绥各地驻军，以26师团长黑田重德为总指挥官，指挥绥包原有部队、小岛骑兵集团、独立守备第24大队、第3大队、独立第4守备队、26师团，配备山炮40余团，汽车、装甲车、坦克数千辆，气势汹汹向绥西进犯。日伪军共约4万人，分两路，一路向驻守在乌布浪口、四意堂、乌拉脑包、乌镇一带的81军防区进犯；另一路沿包宁公路向布防在五原、临河一带的马鸿逵两个骑兵旅进攻。当时，马鸿宾在重庆参加蒋介石召开的高级军事会议，部队由35师师长马腾蛟指挥。敌人先与35师接火，日军以陆空联合进攻，用飞机轰炸马部阵地，接着以密集炮火轰击马部35师208团防守的乌布浪口阵地，马部官兵奋起抵抗，战斗十分激烈。日军向马部阵地施放毒气，许多士兵中毒，出现头痛、恶心、呕吐等症状，马部战斗力大大削弱。2月1日，我乌布浪口阵地被敌突破。第二天，日军又向四意堂阵地进攻，又遭马部206团的阻击。日军凭借坦克、装甲车掩护，突破四意堂阵地。35师阵地全面崩溃，全师官兵纷纷溃退。日军装甲车沿公路追击，马部避开公路向西南方向撤退。时傅作义35军主力在折桂乡地区与日军激战。2月2日，马光宗的骑一旅在梅令庙附近与日军遭遇，与日军激战到6小时，日军伤亡严重，调来援兵，以炮火向骑一旅左侧阵地猛攻，切断了骑一旅与总指挥部的联络，黄昏时骑一旅撤出阵地，五原失守。骑二旅在向磴口撤退时，与伪蒙兵相遇，激战3小时，将蒙兵击退。骑兵旅退居磴口附近，构筑战壕，准备阻击日军。5日，敌汽车500余辆，直趋宁夏境内磴口之三盛公，被马部截击于补隆淖及乌拉河一带。2月13日，马部经短暂休整后，向黄羊木头、临河、善坝敌人猛攻，将敌分截数段，敌军退居五原。
马鸿宾得知部队战败后，立即赶到磴口收容部队。对在作战中失职的指挥官分别给予撤职、降级处分。收集散兵，准备与敌人再战。日军占领五原后，没有再向西进攻，主要因为到1940年全国抗战进入相持阶段，日军已没有多余兵力扩大战争了，留下少数日军和伪蒙4个师驻守绥西，主力部队向东收缩。1940年3月傅作义决定组织战役，打击日伪军，收复五原。3月18日，完成对五原之包围后开始总攻，先攻克五原外围据点，“两狼山下，反复厮杀，声震天地”。敌人退路已被切断，日军士气衰竭。20日，35军部队冲入城内，与敌巷战。21日81军之一部及17集团军之骑兵旅，分左右翼迂回包抄，22日五原克服。4月初，乌镇、乌布浪口等地也相继收复。
3月下旬，正当傅作义35军与日军在五原激战时，包头日军渡过黄河，企图从南线包抄35军后路，受到马鸿宾81军的阻击。马鸿宾总结上次与日军作战失利教训，命令各团利用沙窝地军车不能畅行，进行游击战，即敌进我退，敌退我进，选择时机，打击敌人。夜间到敌阵地放枪骚扰，使敌人不得安宁。最后敌人被迫放弃南线增援计划。日军撤退后，81军即向黄河以南之伪蒙骑兵发起进攻，经过月余大小十多次战斗，大部分伪军据点被马部扫除。到1943年底，绥西防务全部由傅作义部负责，马鸿宾81军返回宁夏进行修整。
在整个绥西战役中，日军动用飞机、大炮、坦克、装甲车、汽车等机械化部队并配有化学武器配合作战，而马部所用武器仅是一些旧步枪，还有单打一的老毛瑟枪，如果离敌人稍远，不起一点作用。马部所用的旧式迫击炮，射程近威力小，一冒烟即暴露目标。但决定战争胜负的关键因素是人，而不是武器。参加绥西抗战的将士中以回汉族为主，在危难时刻，他们团结一致，共御外敌，涌现出许多动人事迹。在绥西战役中，马鸿宾部有少数受伤后被日军俘虏的士兵，据其逃回者说：“日人以我军使用之汉阳造步枪作战，极尽嘲笑之能事，谓以此种武器，可以打‘皇军’吗？我受伤士兵说当然可以打，即使我们没有武器，也可以用拳头打倒你们。”西北救国会通电全国，高度赞扬了他们忠勇杀敌的精神，并将各地的募捐，不断汇交绥远军民联合会，收转前方将士。《中国回教救国协会会刊》第一、二卷发表《绥西前线的回回军》和《绥西穆斯林的爱国动态》，热情赞扬了将士英勇抗敌的英雄事迹。
宁马部队驻守绥西4年有余，坚守西北前沿阵地，肩负着爱国守土的重任。绥西会战，历时3个月，81军与骑兵师艰苦奋斗，虽败不馁，重整旗鼓，捕捉战机，屡创日军，他们与傅作义部密切配合，收复了被日军占领的大片国土。绥西抗战的胜利，一方面保卫了大西北，使西北回汉人民免遭侵略者的蹂躏，最重要在于彻底粉碎了日本侵略者企图分裂中国、在西北建立“回回国”的政治阴谋。
以第二次国共合作为主要形式的抗日民族统一战线是中国人民反抗日本侵略者斗争取得胜利的根本保证。毛主席曾指出：“抗日民族统一战线是以国共两党为基础的，而两党中以国民党为第一党，抗战的发动与坚持，离开国民党是不能设想的。”抗日战争初期，国民党政府的抗战还是比较努力的，并负责正面战场，在全国人民和敌后战场的配合支持下，对日本侵略者进行了英勇抵抗。在中国共产党抗日民族统一战线影响下和全国抗日高潮推动下，马鸿逵、马鸿宾出兵绥西，积极抗日，值得肯定。另外，马氏家族具有反抗外敌入侵的传统，早在1900年八国联军入侵北京时，马鸿宾父亲马福禄率甘军坚守正阳门，在北京保卫战中壮烈牺牲，同时阵亡的还有马福禄兄弟福贵、福全，侄耀图、兆图及甘肃子弟一百余人，马鸿宾、马鸿逵家族与外国侵略者及日本帝国主义结下的深仇大恨，也是他走向抗日的一个重要原因。
马鸿逵能出兵抗战，也有为了保住自己地盘和宁夏省主席位子的因素在内，所以马鸿逵的抗日方针是保守的，他的军事部署目的不是主动向日伪军进攻，而旨在尽可能阻止日军由绥西进入宁夏。绥西战事平息以后，随着全国抗日战争进入相持阶段，国民党政府政策也开始转变，马鸿逵也逐渐变为消极抗日，积极，并制造了一系列摩擦。