警告表麵上是同時向作戰的雙方發出的，體現了日本的所謂“中立”態度，但實際上隻對張作霖有好處，對郭鬆齡卻十分不利。因為奉天城在南滿鐵路及附屬地帶以東，日本的警告不允許郭軍越過上述地區，實際上也就使郭軍無法進攻奉天。如果郭軍硬要攻打奉天，就勢必與日軍作戰。
張作霖接到警告後，就像打了一劑強心針，立即重新振作起來，全力調集包括吉、黑兩省軍隊在內的所有奉軍，準備在新民以東的巨流河一帶與郭軍決一死戰。
相反，這一警告則使郭軍企圖攻占奉天，迅速取得勝利的希望變得渺茫，郭鬆齡開始為此感到不安。12月10日，白川再次派浦澄江中佐到錦州會見郭鬆齡，向他遞交警告書。在會談中，郭鬆齡試圖以允諾保護日本利益，並堅決否認自己與共產主義和“赤化”有任何關聯，來說服日本人，但浦澄江卻不為所動。郭鬆齡還想弄清日本關東軍在警告中所說的“鐵路附屬地以內或其附近地區”的明確界線。他質問浦澄江：“究竟哪裏許可作戰哪裏不許可，日本的防衛區究竟從哪兒開始到哪兒為止，希望能作出具體說明。”不料，浦澄江的態度十分蠻橫強硬，根本不願作出解釋，隻是說：郭鬆齡的軍隊對東三省的地理是很熟悉的，應當知道，哪個地區有日本的權益。雙方話不投機，會麵再次不歡而散。會麵結束，浦澄江臨走時還再一次向郭鬆齡威脅說：“我希望您知道，我們帝國政府已經做好了對付您可能采取的任何行動的充分準備。”
此後，郭軍的行動便處處受到日軍的掣肘。12月12日，郭鬆齡曾向營口派出一支部隊，企圖首先占領營口，然後再從營口北上，進攻奉天。當時營口隻有幾百名奉軍守衛，實際上是一座空城。但是，當郭軍到達營口附近時，日軍指揮官卻出來進行幹涉，不準郭軍進駐營口，並對郭軍進行恐嚇說：“你們不要以為此間隻有奉軍鮑英才一個營，我們日本在南滿有兩個師團，在朝鮮有兩個師團，隨時都能開到。”由於日本的幹涉，郭軍被迫離開營口，並放棄了從營口向奉天進攻的計劃。
為了有效控製東北局勢，日本內閣和軍部還決定向東北派援軍。大約在12月中旬，一支約3000多人的日軍，分別從朝鮮和日本國內開到南滿。日本政府公開宣布的理由是，這是為了替換上個月調回國內的日軍。實際上，誰都知道，增派這批軍隊完全是針對郭鬆齡的。
日本所采取的援張壓郭的種種措施，大大地鼓舞了張作霖和奉軍的士氣，從而使形勢變得越來越不利於郭鬆齡，並最終對巨流河的決戰戰局，產生了重大影響。
由於日軍下決心守衛南滿鐵路，奉天城的安全有了保障，張作霖解除了後顧之憂，遂命令奉天附近的軍隊傾巢出動，與從黑龍江、吉林趕來的軍隊一起，在奉天西北的巨流河一帶嚴密布防，抵擋郭軍。張作霖將奉軍分編成第三、第五、第六軍團，分別由張學良、張作相和吳俊升擔任軍團長，指揮作戰。三個軍團共約6萬人。總兵力與郭軍相比，並不占優勢，整體戰鬥力也不如郭軍，但是在後勤供給、軍隊士氣等方麵，卻大大超過郭軍。由於錦州至新民的鐵路和給水設備被奉軍破壞，火車不通，郭軍的大部隊隻能靠徒步行軍，官兵十分疲勞，給養也因無法運送而得不到保證。時值隆冬，多數郭軍官兵甚至連棉衣都沒能穿上，其他物資就更缺乏了。奉軍則完全不同。巨流河離奉天城很近，在日本的幫助下，部隊和物資都可以用火車運輸，故官兵不但以逸待勞，且物資供應豐富，棉衣、皮衣、麵包、罐頭、香煙等，應有盡有，不愁吃不愁穿。此外，張作霖還派張景惠以“宣撫使”的名義，到前線慰問各部官兵，宣布所有參戰官佐每人晉升一級，所有士兵每人發兩個月的“恩餉”，而且全是現大洋。重賞之下，奉軍的戰鬥力大有提高。反觀郭軍，除凍餓外，又受到張氏父子的宣傳影響，士氣日趨低落。郭軍官兵本是張氏父子的部下，且大多數隻是因服從命令而被迫攻打奉軍的，郭鬆齡對廣大官兵又未作過什麼思想政治動員，故他們對為什麼要倒戈並不理解。張氏父子又拚命進行宣傳，並提出“吃張家飯，不打張家人”的口號，致使許多郭軍官兵不肯認真打仗。盡管郭軍原是奉軍中最精銳的部隊，可在這樣的形勢下決戰，勝負局勢已是必然的了。
12月20日左右，除第五軍魏益三部留守山海關一帶外，郭軍四個軍，全部進抵巨流河一線，並攻占了新民。次日，郭軍開始向奉軍發起攻擊，但由於奉軍的頑強抵抗，郭軍毫無進展。一部分日本顧問親自上陣，幫助奉軍製定作戰方案，並參與各部的指揮，另有十幾名日本軍人組成一支配備重炮的炮兵部隊，在化名“黃慕將軍”的荒木五郎的指揮下，以猛烈的炮火轟擊郭軍，使郭軍遭受重大傷亡。
12月23日淩晨，奉軍開始全線反擊。在日軍顧問永重夫中佐的參與指揮下，黑龍江省吳俊升部騎兵王永清團乘夜繞到郭軍背後的白旗堡車站，襲擊郭軍的彈藥、糧秣車，頓時，車站內外火光一片，爆炸聲不絕於耳。郭軍見後路被抄，十分恐慌，開始全線潰敗。郭鬆齡曾試圖阻止官兵退卻，卻未成功。12月24日淩晨，郭鬆齡見大勢已去，決定自率衛隊200多人，帶著夫人韓淑秀等逃往營口，準備從營口乘船到山海關，重整旗鼓。臨走時，他曾將部下召集開一短會，宣布自己決定下野，囑大家今後要聽張學良軍團長的命令。開完會，他就走了，從此不再過問軍中之事。
郭鬆齡走後，早就不想打仗的郭軍參謀長鄒作華，立即下令各軍停止戰鬥。接著，鄒作華便給張作霖打了一份電報，稱：“盛京上將軍鈞鑒：茂宸今晨逃亡。已令各軍停止攻擊，集中新民，聽候解決。”與此同時，鄒作華又給在前線指揮奉軍作戰的張學良打了一個電話，報告說：“茂宸已出走，部下已放下武器。現已控製一切，請軍團長放心。”