徐世昌下令双方军队一律撤退的命令，不但对直奉双方是废纸一张，恐怕连他本人也清楚是做秀给国人和外人看的。
一九二二年四月二十七日，奉军将领张作相、张景惠、汲金钝、吴俊升等通电宣布吴佩孚罪状。算是对吴佩孚等人宣布张作霖十大罪状的回应。
电云：“窃维清政失驭，国体乃更。革命以来，于兹十有一载矣，丧乱频仍，日甚一日。自直军由湘鄂撤防北归以后，‘统一’两字，希望毫无。南北和议，始终停顿。推原祸始，实吴佩孚一人阶之厉也。国家要素，全在纲纪，军人天职，只有服从。当吴佩孚拥兵衡州之时，或乘胜进攻，或停战议和，皆不失为正当办法。乃以未得湘督之故，竟倒戈相向，合力谋驱湖南张督，而吴氏于政乱纪之行为，倒行逆施之举动，遂至肆无忌惮，层出不穷，虽罄南山之竹，亦不足书其罪恶矣。
“吴氏欺世盗名，向以清白自诩，而衡阳之役，即骗得西南六十万元。此外诈取及勒借各款，就所闻于各省官民，言之历历有据。湖南省署及地方五百余万，湖北三百余万，江苏七十余万，河南亦百余万，其余敲诈沿路地方各款，为数尤为不赀，是吴氏之贪。不得督军，则称元首为先生，得巡阅使，则改称我大总统，是吴氏之鄙。唆使成慎逐赵，继又助赵攻成，致成死于非命，是吴氏之狠。其决堤灌敌也，沿堤居民聚集老幼，跪于前，涕泣请命，吴氏悉怒而投之横流，指挥掘堤益急，是吴氏之恶。其夺位卖友也，以湖北地盘之故，对于王不惜多方掣肘，以牺牲其同系同乡同寅之老友，是吴氏之险。平居自命，不曰武乡侯，即曰岳少保，而居心奸狡，适得其反，是吴氏之妄。忽而国民大会，忽而第三政府，其实全无心肝，不过假空气以自重耳，是吴氏之诈。寻常对众演说，非扫灭东省不足以横行中国。东省何负于吴，而野心勃勃如此，是吴氏之狂。
“……犹复阴谋百出，自去岁以来，即时欲将安徽、山东、河南、陕西、山西各省地盘，尽举而置之掌握之中，以遂其所大欲而后快。此尤吴氏之明目张胆，大言不惭者。其他谬妄之举，国人著有专书，不待指数，是吴氏一直不仁不义不忠不信之奸邪残贼耳。迨近年因中原多故，张使以曹使坐镇北洋，由曹使一意整顿，而张使慎布边防，决不存丝毫权利思想。乃以吴氏横行之故，不但中国商民受莫大之损失，而各友邦商业，亦受其影响。自华府会议以后，国势之阽危益甚。张使甚愿巩固北系团体，拥戴大总统，推举王聘老，段芝老及硕德耆宿，共谋救国。张使尤素重曹使，果能协力同心，亦可贯彻此旨，协谋统一之进行。乃吴氏以受曹卵翼之人，反唇相稽，竟谓曹氏昆仲，除枉法贪赃外，别无好处于地方。是不唯破坏北洋团体，抑且辜负恩遇长官，负义亡恩，莫此为甚。又复反复无常，一意捣乱，虽至荒旱荐臻，上干天怒而不恤。
“此次奉军入关，原本奉大总统派员挽留驻兵，增兵亦复同意，曹省长亲自到奉，亦同此旨。乃吴氏盅惑曹使，必欲归罪奉军，迫令宣战，并用其金口决堤之故智，填写多名，通电谩骂，以启衅端，若惟恐战事之不速者，是真国家之妖孽，当道之豺狼。作相等义愤填膺，忍无可忍，用特宣告天下，翦此凶顽。但张使与曹使交谊素敦，与直军更无嫌隙，其无故挑衅，只吴氏一人。我直军同袍将士，如仍服从曹使者，作相等敬以礼之，如有甘心从逆，随吴抗战大军者，即当一律划除，如有弃吴逆来归者，当请张使一视同仁，录功给饷，特别优遇。我大军纪律素严，秋毫不犯，经过地点，公平交易，商民勿容自相惊扰。静候我大军灭此朝食，以与我海内同胞共庆升平。区区血忱，天日可矢！倚盾宣言，伏维公鉴。”
一九二二年四月二十八日，张作霖通电宣战。
电云：“窃以国事纠纷，数年不解，作霖僻处关外，一切均听北洋团体中诸领袖之主张。向使同心合力，无论前年衡阳一役可以乘胜促统一之速成，即不然，而团体固结，不自摧残，亦可成美国十三洲之局。乃一人为梗，大局益棼，至今日而愈烈。长此相持，不特全国商民受其痛苦，即外人商业停顿，亦复亏损甚钜，啧有烦言。作霖所以隐忍不言者，诚不欲使一般自私自利之徒，借口污蔑也。不料因此竟无故招谤，遂拟将关内奉军悉数调回。乃蒙大总统派鲍总长到奉挽留，曹省长亲来，亦以保卫京津，不可撤回为请。而驻军地点，商会挽留之电，相继而至。万不得已，始有入关换防，酌增军队，与曹使协谋统一之事。又以华府会议，适有中交两行挤兑之事，共管之声浪益高，国势之颠危益甚，作霖又不惜以巨款救济之，所以牺牲一切，以维持国家者，自问可告无罪。
“若再统一无期，则神州陆沉，可立而待。因一面为京畿之保障，一面促统一之进行。所有进兵宗旨暨详情，业于皓日，漾日通告海内，凡有血气者，睹情形之危迫，痛丧乱之频仍，应如何破除私见，共同挽救。乃吴佩孚者，狡黠性成，殃民祸国，醉心利禄，反复无常；顿衡阳之兵，干法乱纪；致成慎于死，卖友欺心，决金口之堤，直以民命为草芥，截铁路之款，俨同强盗之横行；蔑视外交则劫夺盐款；不顾国土，则贿卖铜山；逐王使于荆襄，首破坏北洋团体；骗各方之款项，专鼓动大局风潮；盘踞洛阳，甘作中原之梗；弄兵湘鄂，显为蚕食之谋；迫胁中交两行，掠人民之血本；勒捐武汉商会，竭阛阓之脂膏。涂炭生灵，较闯献为更甚。
“强梁罪状，比安、史而尤浮，惟利是图，无恶不作，实破坏和平之妖孽，障碍统一之神奸。天地之所不容，神人之所共怒。作霖当仁不让，嫉恶如仇，犹复忍耐含容，但得和平统一，不愿以干戈相见。不意曹使养电，吴氏马电，相继逼迫，甘为戎首，宣战前来，自不能不简率师徒，相与周旋，以默相我国家。事定之后，所有统一办法，谨当随同大总统及各省军民长官之后，与海内耆年硕德政治名流，开会讨论公决。作霖本天良之主宰，掬诚悃以宣言，既不敢存争权争利之野心，亦绝无一人一党之成见。皇天后土，共鉴血忱！作霖不敢以一人欺天下。披沥以闻，伏维公鉴！”
直奉两系面合心离已有一年多了，本来奉系是接近皖系的，皖直战争时，皖系做梦也没有想到奉系会助直反皖。
皖系战败后，直奉两系虽因曹张两人是亲家，有这一段政治婚姻在维系，但所谓一山不容二虎，终于刀兵相见。
四月二十九日，张作霖到达军粮城，自任“镇威军”总司令，以孙烈臣为副司令。
指挥奉军四个师、九个旅，约十二万兵力，兵分东、西两路。
西路奉军以张景惠为总司令，驻长辛店，所部区分为三个梯队，企图围攻直军的大本营保定，并于即日向部队下达了总攻的命令。
与此同时，直军也以吴佩孚为总司令，指挥七个师、五个旅，约十万余人，兵分东、西、中三路。
西路吴佩孚的第三师进驻琉璃河，中路王承斌的第二十三师驻守固安，东路张国熔的第二十六师(后来又增加了张富来的第二十四师)在大城一线布防。
直军的步兵多久经沙场，而奉军则以骑兵和炮队见长。
从四月二十九日起，直奉两军在长辛店、固安、马厂一带进行混战。
刚开始，奉军曾发动了猛烈的攻势，东路直军在奉军骑兵的冲击下，退至任邱、河间一线；西路直军也受到奉军的炮火压制而毫无进展，直军处于下风。
三十日，吴佩孚亲自到前线督战，以一部兵力在正面实施钳制，主力在炮兵的掩护下，迂回至奉军的侧后，突然发起攻击。
奉军在遭到腹背攻击后，原为冯国璋旧部的奉军第十六师，于五月四日临阵倒戈，奉军暂编一师退出丰台，造成了奉军西线溃退。此时，奉军第一师投入战斗，才阻止住直军的追击，并将长辛店收复。
此后，吴佩孚又采取诱敌深入战术，指挥直军且战且退，待奉军进入伏击圈后，秘密地率部绕至奉军侧背，突然发起猛攻，终使西线奉军全线溃退。
在东线，交战之初奉军一度曾掌握了主动。但在西线奉军溃退后，东路奉军第一梯队的旅长鲍德山不听指挥，按兵不动，总司令张作霖只好指挥部队全线退却。
第二梯队司令张学良所部，战斗力较强，战前也有准备，是奉军的主力。
但是，吴佩孚在西线获胜后，调其嫡系第三、第二十六师到东线，并亲自指挥，攻击张学良的部队。
张学良虽然率部英勇抗击，将其进攻打退，但因为奉军在整体上败局已定，只好指挥部队有秩序地向后撤退。
第三梯队司令李景林指挥所部在姚马渡将直军的进攻击退，俘直军千余人。但当西线奉军全线溃退的消息传来，东线军心为之动摇。直军乘势全线出击，进攻奉军第三梯队司令部所在地马厂，歼灭奉军七千余人，迫使奉军放弃杨柳青，退守北仓。
军粮城的奉军与乘火车开来的二万余直军发生战斗，因众寡悬殊，被迫退往滦州。
至此，奉军在东、西两路均告失败。士兵牺牲二万，战败逃亡者万余，被直军缴者四万余人。
五月十日，直系王承斌率其第二十三师开进天津。
这时，滦州英国领事出面调停，以奉军退回关外，直军停止追击为双方停战议和条件。
六月十八日，直、奉两方代表在秦皇岛海面的英国克尔留号军舰上签订了停战条约：以榆关(今山海关)为两军的分界线，奉军撤出关外，直军除酌留一部驻防榆关外，大部撤回原防。至此，第一次直奉战争宣告结束。
此次直奉的战事，前后也不过只是六天。