張作霖這一個通電發出後，第二天夜裏，西路便在長辛店開火了。接著東路馬廠，中路固安，也一齊發生激戰。吳佩孚因見戰事重心在西路，便親赴長辛店督戰。前敵指揮董政國，見總司令親來，格外猛烈進攻，士氣也倍覺勇壯。奉軍張景惠見直軍勇猛，傳令炮兵隊用排炮掃射，卻不料吳佩孚早已有了準備，教軍士們都埋伏在樹林之中。那炮火雖烈，卻也不能怎樣加直軍以損害。雙方鏖戰了一日一夜，奉軍把所有的炮彈，已完全放完，此次戰役，西人觀戰，皆謂各國戰爭，從無用炮火如奉軍此次之厲害者，可見奉軍致敗之因，而其炮火之猛烈亦可見。後方接濟又沒有到，炮火便突然稀少起來。吳佩孚因向董政國道：“敵方的炮火已盡，我們不乘此機會進攻，更待何時？”董政國得令，便命掌號兵士，吹起衝鋒號來。一時間直軍都奮勇而進，奉軍死命敵住，雙方又戰夠多時。奉方看看抵敵不住，兵心已見慌張。直軍見敵軍陣線將破，加倍奮勇，奉軍正要退卻，恰好張作霖因恐張景惠有失，派遣梁朝棟帶同大隊援軍趕到，奉軍聲勢頓壯。梁朝棟令兵士用機關槍向直軍掃射，直軍死傷甚多。吳佩孚傳令急退，奉軍乘勢追趕，追到良鄉相近，直軍早已退進城去。
奉軍想過去抄擊，不料剛到城邊，忽然地雷炸發，把奉軍炸死了好幾百，傷的更眾。以吳氏之勇，安得輕易退卻，此中顯然有詐，而奉軍不知，冒昧追襲，宜有此役，此用兵所以貴知彼知己也。張景惠慌忙傳令，退回長辛店。吳佩孚見奉軍退去，正想反攻，恰巧援軍趕到，不覺大喜，立即傳令進攻，想不到奉軍大隊援軍，又從側麵攻擊過來。吳佩孚因喚董政國道：“敵軍氣勢正盛，炮火又烈，我們且暫時退回良鄉，再設計破他罷！”又退兵，卻是奇怪。董政國雖不知他什麼意思，隻是軍令所在，怎敢違抗，自然遵令而退，改取守勢。張景惠乘勢進逼，吳佩孚又傳令退軍涿州。
這時恰好王承斌從中路趕到，原來王承斌雖是西路司令，因吳佩孚在西路督戰，所以兼顧中路。這時聽說西路屢退，連夜趕來。吳佩孚見了承斌，便笑道：“我軍正待勝敵，你來幹什麼？”從容談笑，指揮若定，以此作戰，安得不勝？王承斌怔了一怔，不覺也笑道：“特來慶賀。”吳佩孚不覺大笑，因握著王承斌的手道：“你道我何故屢退？因我探得敵軍的軍實彈械，都在三家店，所以詐退誘敵，一麵卻分兵去三家店，焚燒他的輜重，使他救應不及。我們再從正麵向前急攻，豈有不能破敵之理？現在你來恰好，可代我當住正麵，我自己領兵去破三家店。”此公畢竟多謀。承斌十分佩服，自己率領士兵，和張景惠接戰，卻讓吳佩孚去打三家店。