在戰火點燃前夕，直、奉雙方的軍隊都已布好了陣勢。奉軍的總司令部設在軍糧城，張作霖親自擔任總司令，以孫烈臣為副總司令，但實際上，孫烈臣並未隨軍入關，留在奉天代張作霖坐鎮。另外，張作霖還任命楊宇霆為參謀長，令王大中組織總兵站，王承宗組織醫院。
奉軍準備參戰的部隊有第一師、第十六師和第二十七師，還有第一、二、三、四、五、六、七、八、九混成旅和黑龍江的騎兵二旅。全軍分東、西兩路。
東路，由軍糧城總部直接指揮，分為三個梯隊：第一梯隊以張作相為司令，部署在廊坊、武清一帶；第二梯隊以張學良為司令，駐楊柳青一帶；第三梯隊以李景林為司令，其作戰區域為馬廠、青縣。
西路，以張景惠為總司令，司令部設在長辛店，下轄三個梯隊：第一梯隊司令由張景惠自兼；第二梯隊由鄒芬任司令，司令部設在西苑；第三梯隊由鄭殿升任司令，司令部設在通州。
直軍的大本營如直、皖戰爭時一樣，設在保定，由吳佩孚親任總司令。參戰部隊有第三師、第二十三師、第二十四師和第二十六師，還有第十三、十四、十五混成旅等。全軍分為東、中、西三路：東路以彭壽常為司令，中路以王承斌為司令，西路司令由吳佩孚自兼。
直、奉雙方各自的總兵力均為十二、三萬人，可以說是不相上下的。從武器裝備看，奉軍優於直軍，但論軍隊素質，直軍則高於奉軍。此外，就戰爭爆發前夜的總形勢而言，卻是有利於直，而不利於奉。除了南方的孫中山因陳炯明發難，無法實現北伐計劃外，又出現了一些張作霖始料不及的新的不利情況，主要是海軍總司令蔣拯通電助直，並派海軍上將薩鎮冰率艦北上，駛抵秦皇島、大沽口一帶海域，威脅奉軍退路。還有蘇、浙兩省皆公開宣布“保境安民”，不介入衝突，致使張作霖以浙製蘇的計劃落空。總之，對奉軍來說，這都是不祥的兆頭。
4月28日夜，戰鬥幾乎同時在各個戰場打響。其中西路打得最激烈。
在西路，奉軍首先向直軍展開進攻。奉軍集中炮火猛攻直軍陣地，但直軍在吳佩孚的直接指揮下，拚死堅守。至4月30日，吳佩孚下令改守為攻，奉軍則改攻為守。盡管雙方都在大吹大擂，吹噓自己取得了戰鬥勝利，但實際上互有進退，雙方的傷亡都極慘重。
相持了幾天之後，從5月3日起，吳佩孚估計奉軍的炮彈消耗得差不多了，便重演直皖戰爭時的故伎，一方麵令直軍繼續從正麵進攻，另一方麵則派精兵繞道前進，迂回到奉軍背後。5月4日，奉軍一看腹背受敵，恐受圍殲，遂開始從長辛店向北潰退。直軍則緊追不舍，一直衝到豐台。奉軍第十六師停止抵抗向直軍投降。該師原是直係馮國璋的舊部，師長為察哈爾都統王廷楨。王廷楨被張作霖趕出察哈爾後，由張作霖的部下張景惠、鄒芬先後擔任十六師師長。但十六師並未真正得到改造，許多官兵仍傾向直係。此次張作霖卻把該師調到前線攻打直係，致使該師在前線倒戈。十六師的投降，使已經處於劣勢的西路奉軍雪上加作霖也撤到了灤州，收容各路潰兵，然後將第三、四、八混成旅等部隊部署在山海關一線，準備保衛山海關，不讓追擊的直軍出關。
直軍占領了京、津各地之後，吳佩孚果然派部隊追擊奉軍，並占領了昌黎、留守營、盧龍等地。接著，直軍又在6月上旬向堅守山海關的奉軍進攻。但此時奉軍已在山海關一線站穩了腳跟，頑強地抵抗直軍，未讓直軍出山海關一步。
直軍追擊未能取得成功，吳佩孚也認識到奉軍雖敗，實力猶存，且關外是奉軍根據地，直軍不可能出關將奉軍消滅，命令停止攻擊，同意在英、美有關人士的調停下與奉軍談和。經過談判，直、奉雙方於6月15日正式停戰。6月17日，奉軍以孫烈臣、張學良為代表，直軍以王承斌、楊清臣為代表，在秦皇島英國軍艦喀爾號上正式簽訂了和約，和約規定：以榆關為兩軍分界線，直軍從秦皇島向後移動，奉軍也全部撤至山海關外。至此，第一次直奉戰爭完全結束。
張作霖起初趾高氣揚，認為奉軍實力雄厚，定能打敗直軍。不料奉軍慘遭重創，死傷3萬餘人，被俘4萬餘人，損失軍費3000萬元左右。奉係也因此失去了關內所有的地盤和對北京政府的控製權。奉軍的敗北，使張作霖向關內擴張的政策受到了嚴重挫折，但張作霖也由此看到了奉軍的一些嚴重弱點，開始采取了有效的整改措施，為他兩年以後東山再起奠定了基礎。
第八節 張作霖：安國乎，禍國乎（二）
“大帥的肩膀比我寬”
戰場上勝負已定，獲勝的直係便迫不及待地挾持大總統徐世昌和國務院處罰張作霖。5月5日，北京政府首先以所謂的戰爭禍首罪是令通緝交通係的梁士詒、葉恭綽、張弧等三人，接著，又於5月10日發布命令，免除張作霖的東三省巡閱使、蒙疆經略使、奉天督軍和省長等本兼各職，同時任命吳俊升署理奉天督軍、袁金鎧署理奉天省長，馮德麟署理黑龍江督軍、史紀常署理黑龍江省長。曹錕、吳佩孚這樣做，目的很清楚，就是要剝奪張作霖的“合法”性，迫其下野，並以吳俊升等人來分化瓦解奉係。
張作霖雖然在戰爭中失敗受挫，他的實力卻並未受到大的損失。盡管熱河、察哈爾、綏遠的地盤悉數丟失，可他在東三省的統治地位，經多年經營已呈盤根錯節之勢，決非北京政府的一紙命令能夠根本動搖的。
為了同直係及其控製下的北京政府對抗，張作霖宣布東三省“自治”，與北京政府脫離關係。5月12日，即北京政府發表張作霖免職令的第三天，他就在灤州發表了東三省自治的宣言。奉係絕大多數將領和官員也表示支持。特別是吳俊升等人，立即公開表態，不承認北京政府的“亂命”。
據說，北京政府發布升任吳俊升為奉天督軍的命令時，他當時正在黑龍江。吳俊升很識時務，知道北京政府不可能動搖張作霖在奉係和東三省的統治地位，因而決定繼續支持張作霖。為此，吳俊升特地從黑龍江乘專車趕到山海關拜見張作霖。正在山海關天泰棧行轅門口散步的張作霖見吳俊升來到，一反往常的親熱態度，話也不說，扭頭走進屋裏。待吳俊升跟進屋，張作霖又板著麵孔，用譏諷的口氣說道：“吳督軍，我祝賀你榮升奉天督軍！可你怎麼這陣子才來？我正等你，好辦交待。你不該玩忽國家命令。要趕快赴奉就職，以安地方人心。”吳俊升一聽這話，知道張作霖正在生氣，趕緊指天劃地發誓說：“唔，大帥，我要想幹這個就讓槍子打死。”張作霖見吳俊升態度誠懇，口氣才緩和下來。他一邊招呼吳俊升坐下，一邊試探說：“咱們是多年的老朋友了，你幹不比別人幹強嗎！等我交待完，你讓我住哪兒，我就住哪兒。”吳俊升忙說：“唔，大帥，咱不提這個。要論財產，在東三省你屬老大，我屬老二，不見得比你少多少。光在江省，我就有熟地幾千坰，生荒上千方，夠我過幾輩子了。錢呢，日本正金銀行、朝鮮銀行、東三省官銀號，我還有上千上萬的款子。再說，他們北京政府盡鬧把戲，咱們鬥不過。北京對付廣東，還不是這一套，今天撤掉陸榮廷，明天撤掉陳炳火昆，結果大家誰都幹不成。”見吳俊升說得坦率，張作霖終於笑了：“興權，你老弟看得還挺準呢！”吳俊升又說：“唔，大帥，你的肩膀比我寬，多重的擔子都能挑得起來。你叫我在黑龍江剿匪放馬，墾荒開地，我絕不含糊。要把我擱在奉天，什麼外國交涉呀，各省代表呀，文的武的，他媽的，我一件也對付不了，一樁也幹不成。我這時才來，是為了安家。現在，我已把家安頓好了，你往大連，我跟你往大連，你到哪裏，我也到哪裏。”見吳俊升仍如此忠心，張作霜徹底放下心來。他像往常那樣同吳俊升開起玩笑來：“我那弟妹和孩子們怎麼不來？”吳俊升也開玩笑地回答道：“唔，大帥生氣，誰敢來，你打電報叫他們，他們就來了。大帥，眾人拾柴火焰高，咱們還得幹哪！”