徐世昌下令雙方軍隊一律撤退的命令，不但對直奉雙方是廢紙一張，恐怕連他本人也清楚是做秀給國人和外人看的。
一九二二年四月二十七日，奉軍將領張作相、張景惠、汲金鈍、吳俊升等通電宣布吳佩孚罪狀。算是對吳佩孚等人宣布張作霖十大罪狀的回應。
電雲︰「竊維清政失馭，國體乃更。革命以來，于茲十有一載矣，喪亂頻仍，日甚一日。自直軍由湘鄂撤防北歸以後，‘統一’兩字，希望毫無。南北和議，始終停頓。推原禍始，實吳佩孚一人階之厲也。國家要素，全在綱紀，軍人天職，只有服從。當吳佩孚擁兵衡州之時，或乘勝進攻，或停戰議和，皆不失為正當辦法。乃以未得湘督之故，竟倒戈相向，合力謀驅湖南張督，而吳氏于政亂紀之行為，倒行逆施之舉動，遂至肆無忌憚，層出不窮，雖罄南山之竹，亦不足書其罪惡矣。
「吳氏欺世盜名，向以清白自詡，而衡陽之役，即騙得西南六十萬元。此外詐取及勒借各款，就所聞于各省官民，言之歷歷有據。湖南省署及地方五百余萬，湖北三百余萬，江蘇七十余萬，河南亦百余萬，其余敲詐沿路地方各款，為數尤為不貲，是吳氏之貪。不得督軍，則稱元首為先生，得巡閱使，則改稱我大總統，是吳氏之鄙。唆使成慎逐趙，繼又助趙攻成，致成死于非命，是吳氏之狠。其決堤灌敵也，沿堤居民聚集老幼，跪于前，涕泣請命，吳氏悉怒而投之橫流，指揮掘堤益急，是吳氏之惡。其奪位賣友也，以湖北地盤之故，對于王不惜多方掣肘，以犧牲其同系同鄉同寅之老友，是吳氏之險。平居自命，不曰武鄉侯，即曰岳少保，而居心奸狡，適得其反，是吳氏之妄。忽而國民大會，忽而第三政.府，其實全無心肝，不過假空氣以自重耳，是吳氏之詐。尋常對眾演說，非掃滅東省不足以橫行中國。東省何負于吳，而野心勃勃如此，是吳氏之狂。
「……猶復陰謀百出，自去歲以來，即時欲將安徽、山東、河南、陝西、山西各省地盤，盡舉而置之掌握之中，以遂其所大欲而後快。此尤吳氏之明目張膽，大言不慚者。其他謬妄之舉，國人著有專書，不待指數，是吳氏一直不仁不義不忠不信之奸邪殘賊耳。迨近年因中原多故，張使以曹使坐鎮北洋，由曹使一意整頓，而張使慎布邊防，決不存絲毫權利思想。乃以吳氏橫行之故，不但中國商民受莫大之損失，而各友邦商業，亦受其影響。自華府會議以後，國勢之阽危益甚。張使甚願鞏固北系團體，擁戴大總統，推舉王聘老，段芝老及碩德耆宿，共謀救國。張使尤素重曹使，果能協力同心，亦可貫徹此旨，協謀統一之進行。乃吳氏以受曹卵翼之人，反唇相稽，竟謂曹氏昆仲，除枉法貪贓外，別無好處于地方。是不唯破壞北洋團體，抑且辜負恩遇長官，負義亡恩，莫此為甚。又復反復無常，一意搗亂，雖至荒旱薦臻，上干天怒而不恤。
「此次奉軍入關，原本奉大總統派員挽留駐兵，增兵亦復同意，曹省長親自到奉，亦同此旨。乃吳氏盅惑曹使，必欲歸罪奉軍，迫令宣戰，並用其金口決堤之故智，填寫多名，通電謾罵，以啟釁端，若惟恐戰事之不速者，是真國家之妖孽，當道之豺狼。作相等義憤填膺，忍無可忍，用特宣告天下，翦此凶頑。但張使與曹使交誼素敦，與直軍更無嫌隙，其無故挑釁，只吳氏一人。我直軍同袍將士，如仍服從曹使者，作相等敬以禮之，如有甘心從逆，隨吳抗戰大軍者，即當一律劃除，如有棄吳逆來歸者，當請張使一視同仁，錄功給餉，特別優遇。我大軍紀律素嚴，秋毫不犯，經過地點，公平交易，商民勿容自相驚擾。靜候我大軍滅此朝食，以與我海內同胞共慶升平。區區血忱，天日可矢！倚盾宣言，伏維公鑒。」
一九二二年四月二十八日，張作霖通電宣戰。
電雲︰「竊以國事糾紛，數年不解，作霖僻處關外，一切均听北洋團體中諸領袖之主張。向使同心合力，無論前年衡陽一役可以乘勝促統一之速成，即不然，而團體固結，不自摧殘，亦可成美國十三洲之局。乃一人為梗，大局益棼，至今日而愈烈。長此相持，不特全國商民受其痛苦，即外人商業停頓，亦復虧損甚鉅，嘖有煩言。作霖所以隱忍不言者，誠不欲使一般自私自利之徒，借口污蔑也。不料因此竟無故招謗，遂擬將關內奉軍悉數調回。乃蒙大總統派鮑總長到奉挽留，曹省長親來，亦以保衛京津，不可撤回為請。而駐軍地點，商會挽留之電，相繼而至。萬不得已，始有入關換防，酌增軍隊，與曹使協謀統一之事。又以華府會議，適有中交兩行擠兌之事，共管之聲浪益高，國勢之顛危益甚，作霖又不惜以巨款救濟之，所以犧牲一切，以維持國家者，自問可告無罪。
「若再統一無期，則神州陸沉，可立而待。因一面為京畿之保障，一面促統一之進行。所有進兵宗旨暨詳情，業于皓日，漾日通告海內，凡有血氣者，睹情形之危迫，痛喪亂之頻仍，應如何破除私見，共同挽救。乃吳佩孚者，狡黠性成，殃民禍國，醉心利祿，反復無常；頓衡陽之兵，干法亂紀；致成慎于死，賣友欺心，決金口之堤，直以民命為草芥，截鐵路之款，儼同強盜之橫行；蔑視外交則劫奪鹽款；不顧國土，則賄賣銅山；逐王使于荊襄，首破壞北洋團體；騙各方之款項，專鼓動大局風潮；盤踞洛陽，甘作中原之梗；弄兵湘鄂，顯為蠶食之謀；迫脅中交兩行，掠人民之血本；勒捐武漢商會，竭之脂膏。涂炭生靈，較闖獻為更甚。
「強梁罪狀，比安、史而尤浮，惟利是圖，無惡不作，實破壞和平之妖孽，障礙統一之神奸。天地之所不容，神人之所共怒。作霖當仁不讓，嫉惡如仇，猶復忍耐含容，但得和平統一，不願以干戈相見。不意曹使養電，吳氏馬電，相繼逼迫，甘為戎首，宣戰前來，自不能不簡率師徒，相與周旋，以默相我國家。事定之後，所有統一辦法，謹當隨同大總統及各省軍民長官之後，與海內耆年碩德政治名流，開會討論公決。作霖本天良之主宰，掬誠悃以宣言，既不敢存爭權爭利之野心，亦絕無一人一黨之成見。皇天後土，共鑒血忱！作霖不敢以一人欺天下。披瀝以聞，伏維公鑒！」
直奉兩系面合心離已有一年多了，本來奉系是接近皖系的，皖直戰爭時，皖系做夢也沒有想到奉系會助直反皖。
皖系戰敗後，直奉兩系雖因曹張兩人是親家，有這一段政治婚姻在維系，但所謂一山不容二虎，終于刀兵相見。
四月二十九日，張作霖到達軍糧城，自任「鎮威軍」總司令，以孫烈臣為副司令。
指揮奉軍四個師、九個旅，約十二萬兵力，兵分東、西兩路。
西路奉軍以張景惠為總司令，駐長辛店，所部區分為三個梯隊，企圖圍攻直軍的大本營保定，並于即日向部隊下達了總攻的命令。
與此同時，直軍也以吳佩孚為總司令，指揮七個師、五個旅，約十萬余人，兵分東、西、中三路。
西路吳佩孚的第三師進駐琉璃河，中路王承斌的第二十三師駐守固安，東路張國熔的第二十六師(後來又增加了張富來的第二十四師)在大城一線布防。
直軍的步兵多久經沙場，而奉軍則以騎兵和炮隊見長。
從四月二十九日起，直奉兩軍在長辛店、固安、馬廠一帶進行混戰。
剛開始，奉軍曾發動了猛烈的攻勢，東路直軍在奉軍騎兵的沖擊下，退至任邱、河間一線；西路直軍也受到奉軍的炮火壓制而毫無進展，直軍處于下風。
三十日，吳佩孚親自到前線督戰，以一部兵力在正面實施鉗制，主力在炮兵的掩護下，迂回至奉軍的側後，突然發起攻擊。
奉軍在遭到月復背攻擊後，原為馮國璋舊部的奉軍第十六師，于五月四日臨陣倒戈，奉軍暫編一師退出豐台，造成了奉軍西線潰退。此時，奉軍第一師投入戰斗，才阻止住直軍的追擊，並將長辛店收復。
此後，吳佩孚又采取誘敵深入戰術，指揮直軍且戰且退，待奉軍進入伏擊圈後，秘密地率部繞至奉軍側背，突然發起猛攻，終使西線奉軍全線潰退。
在東線，交戰之初奉軍一度曾掌握了主動。但在西線奉軍潰退後，東路奉軍第一梯隊的旅長鮑德山不听指揮，按兵不動，總司令張作霖只好指揮部隊全線退卻。
第二梯隊司令張學良所部，戰斗力較強，戰前也有準備，是奉軍的主力。
但是，吳佩孚在西線獲勝後，調其嫡系第三、第二十六師到東線，並親自指揮，攻擊張學良的部隊。
張學良雖然率部英勇抗擊，將其進攻打退，但因為奉軍在整體上敗局已定，只好指揮部隊有秩序地向後撤退。
第三梯隊司令李景林指揮所部在姚馬渡將直軍的進攻擊退，俘直軍千余人。但當西線奉軍全線潰退的消息傳來，東線軍心為之動搖。直軍乘勢全線出擊，進攻奉軍第三梯隊司令部所在地馬廠，殲滅奉軍七千余人，迫使奉軍放棄楊柳青，退守北倉。
軍糧城的奉軍與乘火車開來的二萬余直軍發生戰斗，因眾寡懸殊，被迫退往灤州。
至此，奉軍在東、西兩路均告失敗。士兵犧牲二萬，戰敗逃亡者萬余，被直軍繳者四萬余人。
五月十日，直系王承斌率其第二十三師開進天津。
這時，灤州英國領事出面調停，以奉軍退回關外，直軍停止追擊為雙方停戰議和條件。
六月十八日，直、奉兩方代表在秦皇島海面的英國克爾留號軍艦上簽訂了停戰條約︰以榆關(今山海關)為兩軍的分界線，奉軍撤出關外，直軍除酌留一部駐防榆關外，大部撤回原防。至此，第一次直奉戰爭宣告結束。
此次直奉的戰事，前後也不過只是六天。