4月3日(农历三月初七日)是吴佩孚的49岁生日，各省直系军阀托词祝贺吴佩孚的生辰云集洛阳，讨论对奉作战计划。曹锐也来祝寿，硬拉吴同往保定，吴却坚决不去。为了分化奉皖同盟，吴曾派人到浙江拉拢卢永祥。1910年(宣统二年)曹锟升任第三镇统制时，卢永祥接充该镇第五协协统，吴佩孚是第五协的管带。吴与卢又同为山东人。吴利用这些关系派人联络卢。卢向吴的使者说：“子玉到今天才记得起我。”这是拒绝合作的一种表示，但未收到效果。
从4月10日起，奉军络绎不绝地开进关来，以军粮城为大本营，从军粮城、马厂、静海一直开到德州附近。15日，奉军改名为镇威军，设总部于山海关，以第二十七师师长张作相为兵站总司令。这路奉军本来准备继续开往徐州，会合张文生的新安武军，从陇海路进攻河南，并约河南督军赵倜为内应。另一路奉军于17日开抵京汉线的长辛店。一直到这时候，张作霖还鬼话连篇地说，“直奉本属一家，北洋团体万无破裂之理”(致杨以德的电报)。他还下了一道手令，严禁天津奉军损害曹家的一草一木。
曹氏兄弟对奉军的进逼，节节退让。奉军开到天津前，曹锐将省长公署的文件用具席卷而走，派警察厅厅长杨以德代理省长，所有驻津直军均撤回保定，文武官吏也纷纷避居租界。奉军还没有开进德州，驻德州的直军第二十六师师长曹锳(曹锟的第七弟)就弃职出走，曹锟派张国溶代理师长，并将该师撤回正定。曹锟还电令津浦路沿线直军不得抵抗奉军，所有营房及德州兵工厂均须让交奉军，并把自己的家眷送到汉口，表示愿意下台。
可是洛阳却是另一番气象：吴佩孚从四面八方调动一切可以调动的军队，将第二十三师调往保定，第二十四师调来郑州，并令陕西督军冯玉祥迅速调兵前来应援。
4月19日，张作霖发出电报，建议召开和平统一会议。电报说：“统一无期，则国家永无宁日；障碍不去，则统一终属无期。是以简率师徒，入关屯驻，期以武力为统一之后盾。凡有害民病国，结党营私，乱政干纪，剽劫国帑者，均视为和平统一之障碍物，愿即执殳前驱，与众共弃。至于统一进行，如何公开会议，如何确定制度，当由全国耆年硕德、政治名流共同讨论，非作霖所敢妄参末议。作霖此举，悉本于良心主宰，共谋统一者为同志，破坏统一者为仇雠。披坚执锐，所不敢辞。”第二天，他又电请徐世昌主持召开全国统一会议，如果有人敢反对，他就武力对付。其实，这个电报是对吴佩孚的挑战书，他所建议的统一会议就是孙、段、奉三角同盟所预定的恢复旧国会、推翻北京政府的一个发动机关。
卢永祥首先通电赞成召开统一会议，何丰林、李厚基、张文生都通电附和。
张作霖发出皓电的同一天，吴佩孚在回答直隶省议会呼吁和平的电报中，表示了和平无法保证的意见。电文写道：“佩孚对于奉军，上月蒸电业已明白表示。乃直军未越雷池一步，而奉军大举入关，节节进逼。年来中央政局纯由奉张把持，佩孚向不干涉，即曹使亦从无绝对之主张。此次梁氏恃有奉张保镖，不惜祸国媚外，而为之保镖者，犹不许人民之呼吁，必庇护此祸国殃民之蟊贼，至不惜以兵威相胁迫。推其用心，直以国家为私产，人民为猪仔。诸君代表三千万直人请命，佩孚窃愿代表全国四万万人请愿也。”
直系诸将对于曹锟的不抵抗方针，一致表示不满，而曹锟也看出退让无补于事，又因直军已开赴琉璃河布防，为了保全地位，他才下了抵抗奉军的决心。他向秘书口授一个电报打给吴佩孚：“你就是我，我就是你。亲戚虽亲，不如自己亲，你要怎样办，我就怎样办。”秘书打算改作文言发出，曹锟说：“不必了，就用我的话发给他吧！”
21日，卢永祥忽又建议请曹、张两人到天津举行一次面对面的会议，讨论双方撤退军队，和平解决。这个建议得到田中玉、齐燮元、何丰林、陈光远、张文生的一致支持，他们请卢领衔发起召开一个联合调停会议。同一天，徐世昌请出张锡銮、赵尔巽、王士珍、王占元、孟恩远、张绍曾6个“和事佬”，提出同一性质的调停建议。原来奉直两系将由冷战转入热战的时候，各方面的形势都对奉系不利：孙中山已经回到广州，北伐军暂时不能发动；海军总司令蒋拯在上海表示了支持直系的态度，卢永祥受到牵制；冯玉祥的军队迅速开往河南，赵倜也不敢动了；张作霖分化直系也并未取得成果。看来，反直联合战线仍然不能发挥作用，这场战争将由奉军独力作战，因此张作霖又想推迟战争，皖系就提出了这个掩护奉系退却的建议。而徐世昌也看出来了，直奉战争无论谁胜谁败，他的地位都难以保全，所以也千方百计地企图把紧张局势缓和下来。
但是利在速战的吴佩孚不肯终止这场战争。也就在21日，吴佩孚、齐燮元、陈光远、田中玉、赵倜、萧耀南、冯玉祥、刘镇华联名通电，痛斥张作霖“借口谋统一而先破坏统一，托词去障碍而自为障碍”，表示了他们的应战态度。同日，曹锟通电反对张作霖的“武力统一政策”，认为如果要召开统一会议，奉军必须撤出关外，否则“公论将为武力所指挥”。
在直系的联名电报中，田中玉、赵倜、刘镇华都是被吴佩孚硬拉进来的。田中玉、李厚基、阎锡山在奉直两系的斗争中都有“局外中立”的倾向。甚至齐燮元也不愿意列名，他已宣布“保境息民”，还通电附和卢永祥的调停建议，只因萧耀南质问他为什么要置身事外，他才被迫列名。电报发表后，卢永祥质问他为什么要违背自己的诺言，与吴佩孚同一鼻孔出气，使他大伤脑筋。
23日，张作霖通电反驳曹锟所称奉军入关“既无中央明令，又不通知地方长官”的说法，他说奉军入关是得到徐世昌和曹氏弟兄的同意的。张作霖同意卢永祥的建议，如果曹锟肯到天津，他也愿意前往。25日，以吴佩孚为首的直系军阀(名单同前)联名通电宣布张作霖的十大罪状，当天吴就到前方督战去了。
26日，冯玉祥率领第十一师(冯自兼师长)、陕军第一师(师长胡景翼)及北洋军第四混成旅(旅长张锡元)各部到达洛阳。吴佩孚本拟与冯见面一谈，因为前方军情紧急，只得先一天出发，留下手令派冯为援直陕军总司令并代行直鲁豫巡阅副使的职权，后方各军均归节制。冯军的迅速开到，使赵倜的宏威军不敢轻举妄动。吴佩孚能够竭尽全力应付前方军事，这对决定奉直战争的胜败起了重大作用。
由于卢永祥的建议不为直系所接受，奉系终于被迫不得不单独作战。25日，张作霖通电揭破曹锟的两面派作风。这个电报骂曹锟一生行事，都模仿他的“祖先”曹操，是个口是心非的奸雄。电报指责直皖战前，吴佩孚痛骂段祺瑞，是受了曹的指使，但曹伪装不知情，后来曹、张在天津见面时，却又自己道出真情。这次吴又痛骂张，曹也伪装不知情，因此张在电报中揭破了天津谈话的一段内幕。29日，又把他自己推倒靳内阁的政治内幕公开说出，张作霖在军粮城接见陆军部军械司司长于化龙时说：“我直接打的是吴佩孚，间接打的是我的两个亲家。”于化龙惊讶地问：“靳老总(云鹏)已经下台，何事开罪大帅？”张气愤地说：“他完全倒在曹的一面。我保举张勋为巡阅使，他不肯同意，却支持吴佩孚为两湖巡阅使。他的兄弟靳云鹗也公然站在吴佩孚的旗帜下。”但在28日的宣战通电中，却只集中火力攻击吴佩孚，并未涉及曹锟。在奉系军阀张作相、张景惠、汲金纯、吴俊升、孙烈臣的联名通电中，也只宣布吴的罪状，并称“罪在吴氏一人，与曹使无涉”。
26日，徐世昌下令双方军队撤回原防。外交团照见北京外交部，必须切实遵守《辛丑和约》，确保北京至海口的交通完全无阻，奉直双方军队不得进入北京城。
29日，张作霖到军粮城自任镇威军总司令，以孙烈臣为副司令，即日下了奉军的总攻击令。
直奉军的战争，东路在津浦线，西路在沿京汉线及其以东地区进行。奉军东路总司令张作相驻落垡，所属有张作相自兼师长的第二十七师及骑兵集团司令许兰洲、张作霖的卫队旅旅长张学良等部。开战前，这路奉军缩短防线撤回到马厂以北。西路总司令张景惠驻长辛店，所属有张景惠自兼师长的奉军第一师及第十六师师长邹芬、第二十五混成旅旅长齐占九等部。直军西路吴佩孚的第三师在琉璃河，王承斌的第二十三师在固安，东路张国溶的第二十六师(后来加入张福来的第二十四师)在马厂。直军步兵是久经战阵之师，奉军则以骑兵和炮队见长。直军虽有飞机助战，但未发挥作用。吴佩孚命令海军第二舰队司令杜锡珪调动海筹、海容两舰驶赴秦皇岛，江利、江元、楚同、楚谦四舰驶赴大沽口威胁奉军后方，由于帝国主义者根据《辛丑条约》不许中国在京奉路线及其沿海地区采取军事行动的条款，这些舰队也未发挥作用。
29日战争开始，北京可以听到长辛店传来的隆隆炮声，不少外国人前往战地观战。徐世昌除命令各省切实保护外侨外，还下了一道责成双方军队停止攻击，迅速撤兵，听候查办的命令，当然不会有人加以理睬。
从战争开始的第一天起，帝国主义报纸各自替自己的工具进行宣传，西方国家说直军胜了，日本说奉军胜了。实际情况是，东路直军败退任丘、河间，西路直军在奉军的优势炮火下也没有进展，而奉军骑兵从京汉线以东地区纵横扫荡，迫使直军退到路线附近，正面直军阵地也几乎动摇起来。因此，西方国家报纸又闭门造车地说，这是吴佩孚的诱敌之计，不日包围反攻，奉军就要站不住脚了。
从4月29日到5月3日，直奉双方也都捏造事实吹嘘自己的胜利。张作霖俨然以战胜者自居，每天都有告捷电发表。直军随心所欲地发布号外说，北京政府已将张作霖免职，派张锡銮为东三省巡阅使，冯德麟为奉天督军。其实，北京政府在奉军的控制下，不可能发表这样的命令。
5月4日，西线奉军忽然发生变化，第十六师停止战斗，并牵动全线奉军土崩瓦解退回到北京来，当天长辛店就被直军占领。第十六师原系已故直系首领冯国璋的旧部，师长王廷祯被奉系赶走，改派邹芬继任。奉系把该师摆在前线攻打直军，正和两年前皖系把原属直系的第十五师摆在前线充当先锋一样，他们遇有适当的机会，就要倒戈相向或者不战而退，这是理所当然的事情。第十六师倒戈是决定奉直战争成败的重大因素，当天退回到北京的奉军以及原驻北京的奉军，都被惯于打落水狗的北京驻军包围缴械，西线奉军就这样被消灭了。
当天张作霖还到落垡来企图挽救颓势。由于西线牵动了东线，奉军的斗志完全丧失，他才匆忙地回到天津下了总退却令，第二天又仓皇逃往滦州。张景惠留在北京“待罪”，并电劝曹锟“勿为己甚”。北京政府也并未问他的罪，不久(5月29日)还授为安威将军。
5月5日，徐世昌下令：“奉军即日撤出关外，直军退回原防，均应听候中央命令解决。”这位胆小总统仍然害怕张作霖，不敢加以惩罚，但是为了讨好战胜者，又不得不再下一道命令，指叶恭绰、梁士诒、张弧三人为战争祸首而加以通缉。梁本来列在第一名，徐觉得过意不去，用笔一钩把他排在第二名。周自齐和梁是几十年老朋友，他在命令颁布前，打长途电话劝梁离开天津，并且解释本人处境困难，不能不副署这道命令，梁却大肆调侃，悻悻地把听机挂上了。
5月7日，梁士诒化名高信，叶恭绰化名曾敏勋，张弧化名孙虚曲，自天津乘芝罘丸逃往日本。
这次直奉战争，经过一年多的冷战，吴打了6天就告结束。张作霖除损失关内地盘以外，并未受到致命的打击。吴佩孚早期在东北做过军事间谍，懂得东三省是日本军国主义者的势力范围，如果出兵关外，必然会引起关东军的军事干涉。他本来打算利用“奉人治奉”的口号，把对奉问题交给第二十三师师长王承斌(奉天人)处理，而王承斌也并无出关追敌的勇气。同时，孙中山的北伐军已经改道江西北伐，吴佩孚必须拨转马头对付南方，也就没有余力把对奉战争进行到底了。
直系获胜后，吴佩孚不可一世。他一再催促北京政府严惩张作霖。不得已，总统徐世昌于1922年5月10日下令裁撤东三省巡阅使，张作霖免去本兼各职，听候查办。11日又下令裁撤蒙疆经略使，这就剥夺了张作霖的一切军政大权。徐世昌并根据直系的意见，任命黑龙江督军吴俊升为奉天督军，冯德麟为黑龙江督军，袁金铠为奉天省长，史纪常为黑龙江省长。“直系借此离间作霖旧部，而迫其下野。究之计不得逞。”冯德麟等人心知肚明，这是直系的离间计。他们于5月15日发出通电，表明心迹：“北庭乱命，免去张巡阅使本兼各职，并调任德麟等署理督军等……德麟等对此乱命，拒不承认，合电奉闻。”冯德麟等是很识趣的。
其实，张作霖的实力地位，不是北京政府可以轻易动摇的。他们的命令并没有生效，但也产生了一些风波。有一本书《辽海小记》，其中关于北京政府命令颁布后，对吴俊升及其幕僚反应的描写很是生动。听到徐世昌的任命，吴俊升的幕僚兴奋异常。“小河沿之吴公馆中，吴督幕僚，食指频动，人思一脔，几乎弹冠相庆矣。”无形中，奉天小河沿的吴俊升公馆，成了东三省的政治中心，车水马龙，人声鼎沸。吴的幕僚有的忘乎所以，等待着分一杯羹了。
但是，吴俊升并没有被这个喜讯冲昏头脑，他知道进退行止。他马上召来督军署于秘书长，口授一封通电，文曰：“徐大总统均鉴：俊升材具粗劣，一向追随雨帅，黑疆之寄，已感陨越是惧，况其他乎？”明确表示拒绝担任奉天督军一职。
但是，于秘书长感到文电意犹未尽，没有结尾，似乎文气不足，想改一改，又怕吴大舌头怪罪下来，就去找参谋长应善一商量。应善一一看电报，不假思索，就擅自在文电的末尾加上了“惟政府之命是从”这句话。这就完全违背了吴俊升电文的原意。
这个通电最后没有让吴俊升看，就公开在《盛京时报》上全文刊登了。吴看到报纸后，十分愤怒，马上把于秘书长叫来大骂道：“你这个王八羔子，谁叫你添上‘惟政府之命是从’这句话？这样，你不是把我和张大帅的交情给弄糟了吗？”说完，抓住于秘书长的衣领子，连踢带打，当时就把他赶了出去。
这个于秘书长是有些冤枉的。因为当时主张吴俊升接受奉天督军任命的大有人在，其中最积极的就是吴俊升的参谋长应善一。应善一曾当过总统冯国璋的侍卫，与直系私下有勾结。如果吴俊升坐上奉天督军的宝座，水涨船高，他也会成为东三省一人之下万人之上的头面人物。同时，曹锟、吴佩孚等直系把持北京政府，对他也是大有好处的。为此，应善一便暗中与直系通款，希图攫取高位。但是，他的这些秘密活动，早就被张作霖留守在奉天巡阅使署、奉天督军署和奉天省长公署的心腹，一一掌握了。
