第一，張學良、楊宇霆所部第三、四方麵軍團，大部開赴邯鄲以南，向安陽的馮玉祥軍進攻。以一部應對娘子關、五台方麵的閻錫山軍的進攻，並相機向山西內部推進，擊破其主力。
第二，張宗昌所部應固守魯南，不可出擊，布置縱深配備，步步防守，抵抗敵軍北進。
第三，孫傳芳所部在濟寧一帶防守，與張宗昌部密切聯係，固守魯南。
第四，褚玉璞所部在大名一帶防守，與左翼的張學良、楊宇霆的第三、四方麵軍密切聯係，阻敵北進。
第五，張作相所部應配合第三、四方麵軍團作戰，向平型關、大同進攻，並相機攻入晉北內部。
當天，軍事會議閉幕。5月26日，奉魯軍將領急忙趕回駐地。
以上的軍事部署，奉魯軍是三麵出擊，對付三個方麵的敵人。而奉魯軍的主力是張學良、楊宇霆的第三、四方麵軍。這兩個軍團是奉軍的精銳部隊，兵員足額，軍餉充盈，武器精良，官兵善戰。約有140個團，總計所轄兵員不下50餘萬人。它擔負著對蔣介石北伐軍三分之二的作戰任務。但是，奉魯軍卻用這兩個精銳軍團，來攻打馮玉祥和閻錫山的部隊。這是以硬攻軟，以強擊弱。而蔣介石的第一集團軍是北伐軍的精銳，奉魯軍卻用軍紀廢弛、兵無鬥誌的張宗昌、孫傳芳的軍隊來抵擋。顯然，這在戰略的部署上，就首先輸了一著棋，而且是致命的一著棋。
據說，在這個會議上，有人看出了這個嚴重的破綻，提出了一個很好的建議。他建議，津浦線的敵人是裝備精良、訓練有素的蔣介石直屬部隊，戰鬥力很強，可否由第三、四方麵軍抽調兩個或三個軍，開到山東中部協助防守。山東是張宗昌的地盤，他不願意別人插手山東事務。他認為自己兵多糧足，完全可以保住山東，否決了這個提議。
從後來戰事的進展看，恰恰是由於張宗昌和孫傳芳在山東的失敗，造成了奉軍的全軍潰敗。一著不慎，全盤皆輸。雖然第三、四方麵軍打敗了馮玉樣、閻錫山，張作相也順利地攻占了大同，但由於天津吃緊，後路危殆，奉軍不得不全線撤退。
1928年2月16日，蔣介石於徐州抵開封，和馮玉祥會商北伐大計及作戰方略。閻錫山的代表朱振聲與會。會議決定，彰德（安陽）、大名方麵及山西先取守勢，集中兵力解決山東，期於三個月內會師北京。其作戰部隊為：用於山東方麵者為第一集團軍第一軍團劉峙、第二軍團陳調元、第三軍團賀耀祖、第四軍團方振武、第二集團軍第一方麵軍第三軍孫良誠、第四軍馬鴻逵、第五軍石友三、第二十一軍呂秀文、騎兵第二軍席液池；用於河北方麵者為第二集團軍第二方麵軍孫連仲、第三方麵軍韓複榘、第八方麵軍劉驥、騎兵第一軍鄭大章；用於山西方麵者為第三集團軍全部。
蔣介石的這個作戰部署，好像是針對奉魯軍的作戰意圖製定的。蔣介石集中優勢兵力，專門攻擊奉魯軍的薄弱環節山東地區。而在河北、山西一帶則采取守勢，隻投放有限的兵力，與奉魯軍周旋。從戰略部署看，蔣介石就比張作霖略高一籌。
張作霖偵知蔣介石等在開封開會的消息，也在北京召開奉魯軍高層會議，製定作戰方略，但是和以前製定的沒有什麼差別。張學良、楊宇霆會後，從北京回返保定，準備與馮玉祥作戰。限於3月26日前部隊到達指定防地。
4月1日，張學良、楊宇霆率領參謀處等有關人員乘專車由保定開赴邯鄲，並在邯鄲設立前線指揮部，派參謀處長謝珂負責。 保定為後勤總站，派參謀長鮑文越負責。張學良、楊宇霆暫住火車上辦公。
張學良、楊宇霆在部署完前方戰事方略後，又電邀駐軍大名的安國軍第七方麵軍軍團長褚玉璞到邯鄲，商討聯防事宜。褚玉璞隨身攜帶三套大煙具，倒在床上，吸了半個小時，才議論正事。商議完後，他就返回了大名。像褚玉璞這樣的大煙鬼，竟然指揮一個軍團的官兵，奉魯軍不打敗仗，才是怪事。
4月2日，張學良、楊宇霆下達攻擊令。命令於學忠、戢翼翹、富雙英各軍及騎兵第一、第二兩軍，以戢翼翹為中心，向豐樂鎮一帶的馮軍進攻。奉軍進攻一晝夜，馮軍不支，4月5日，退守漳河南岸。戢翼翹軍繼續前進，驅逐了安陽城北麵的馮軍。於學忠軍渡河占領回龍鎮等處，逼近安陽城東麵，奉軍重炮轟擊安陽。馮軍孫連仲部潰退，被俘1500餘人。安陽指日可下。
此時，張作相的第五方麵軍由平型關起包圍了晉北，已經進占了重鎮大同，繼續進兵，逼近五台。張學良、楊宇霆由北京返回保定後，下令總攻閻錫山。奉軍迅速占領了進陘，閻軍退守娘子關。奉軍連日猛攻娘子關，閻軍已呈動搖之勢。據當時情報，閻軍似乎準備撤退。可以說，奉軍在對馮玉祥和閻錫山軍的作戰方麵，呈現優勢狀態。
然而，奉軍在山東一線卻連吃敗仗。孫傳芳被張作霖任命為安國軍第一方麵軍軍團長，駐守濟寧。 本來讓他固守魯南，可是4月上旬，他主動出擊，進攻徐州。在進軍途中，後路被孫良誠、方振武兩軍襲占，不得已回軍馳援。濟寧雖然一時收複，但無力防守，隻得命令全軍向濟南方麵撤退，孫傳芳和張宗昌幻想固守濟南。
蔣介石4月1日到徐州，4月7日發布北伐的總攻擊令。蔣介石率領14個軍北進。劉峙軍迅速攻占了魯南重鎮韓莊，守將許琨潰敗。張宗昌命令所部在泰安、界首兩地嚴密布防。蔣軍連續攻下泰安、界首，魯軍兵敗如山倒，一潰千裏。張宗昌、孫傳芳退出濟南。5月1日，蔣介石進入濟南。5月2日，日本第六師團福田彥助由青島率所部600人抵濟南，在正金銀行樓上設立司令部。
5月3日，日寇陰謀製造事端，槍殺中國軍民，並乘機將北伐軍第四十軍第七團千餘人繳械。同時，殺害了戰地政務外交委員會主任兼山東交涉員蔡公時等17人，即“五三慘案”。日方發出通牒：（一）濟南商埠街道，不許中國官兵通過；（二）膠濟與津浦鐵路不許中國運兵；（三）中國軍隊一律撤離濟南20裏外。蔣介石決定對日本的挑釁采取容忍的態度，退出濟南，分5路大軍渡過黃河，繞道繼續北伐。當晚，蔣介石密令城外的各路大軍渡河北進。因此，蔣軍北進一時遲滯。
張作霖一看形勢不好，就斷然采取措施，一麵命令軍隊在灤東5縣（灤縣、樂亭、昌黎、盧龍、撫寧）構築第二道防禦工事，並沿灤河架設橋梁；一麵命令第三、四、五、七方麵軍迅速撤退，向灤東5縣和關外轉移，以保實力。
接到張作霖的撤退命令後，張學良、楊宇霆製訂了撤退計劃，下令各部遵照執行。第一期，把攻打馮軍安陽一帶的部隊先撤到保定附近，然後由鐵路運輸到灤東各縣。第二期，把攻打閻軍的石家莊、娘子關的部隊撤到保定以南，先掩護由安陽方麵撤退的各部安全通過保定之線，以後作掩護的部隊，再以軍為單位，按照計劃經過京、津中間地帶，向灤東一帶撤退，集結待命。5月下旬，奉軍全部安全撤回灤東一帶。奉軍的軍事實力沒有受到太大的損失。
5月9日，張作霖急召張學良、楊宇霆到京，討論停戰息爭之事。張學良、楊宇霆均力主停戰息爭。會後，張作霖發出息戰電報，願將所有軍隊開出關外，不問關內政治。在此之前，蔣介石與馮玉祥在黨家莊車站的清真寺內舉行會議，參加會議的還有黃郛、王正廷、楊傑、楊永泰、蔣作賓等人。蔣介石鑒於日本人插手內戰，提出停止北伐，與張作霖劃江而治，分“南北朝”。馮玉祥堅決反對。會議決定：濟南事件以外交方式解決，繞開濟南繼續北伐。因此張作霖的來電，北伐軍不予理睬。蔣介石下令馮、閻和白崇禧的部隊急向北京推進，蔣介石部隊沿津浦路繼續北進。張作霖見主和無望，決定奉軍出關，以圖再舉。於是下令奉軍全部轉移灤東集結，逐步出關。張學良、楊宇霆製訂撤退計劃。
當北伐軍大舉向京津進發，奉軍撤退時，5月9日，以陳篆為首的駐外各國公使聯名發出了請求息爭禦侮的通電。同一時期，徐世昌、段祺瑞、黎元洪、曹錕、王士珍、熊希齡、汪大燮等北洋元老和名人也紛紛發起和平運動。
30日，張作霖在北京主持北京政府最高級會議，討論和部署撤離北京，退回關外的問題，並即日下總退卻令。6月1日，張作霖在居仁堂接見各國公使，隨後又傳見北京商會會長，告以本人即將離開北京，政務交國務院代行，北京秩序請王士珍負責維持。同時，南京國民政府與張作霖協議，並取得外交使團同意，北伐軍以和平方式接收京津，奉軍退出關外。撤退時，北伐軍不進行追擊，撤退未完成前，北伐軍不進入北京。奉軍撤出北京後，成立以王士珍為首的臨時維持會，維持北京治安，奉軍留下鮑毓麟旅維持北京治安，待北伐軍和城後即行撤退，國民黨方麵保證該旅的安全。
6月15日，南京政府發表宣言，宣布“中國之統一，因全國人民奮鬥與犧牲，以告完成”。南京政府宣布將直隸省改為河北省，北京市改為北平市。