直系诸将对于曹氏兄弟的一再退让与不抵抗早已表示极大的不满，这时奉张的大军又已压境，曹锟这才明白张作霖已下定决心，此时退让已无补于事，如再不准备交战，现有的地位也将难保。为表明自己对张作霖的强硬态度，曹锟向秘书口授了一个电报，发给吴佩孚，说：“你就是我，我就是你，亲戚虽亲，不如自己亲。你要怎么办，我就怎么办。”秘书打算改作文言发出，曹锟说：“不必了，就用我的话打给他吧！”
直系首领曹锟对奉张的态度开始由弱转强，直奉之间局势更趋恶化。两军决战前的形势还是对直系有利。西方国家都支持曹锟，美国公使休士出面劝告张作霖，要张根据华盛顿限制军备会议的精神，大举裁减军队；英国公使艾斯顿发出警告：不得在京奉路运兵；天津领事团声明：按《辛丑条约》规定，不许在天津驻兵，并抗议奉军占领塘沽车站。张作霖原想组合的“反直三人联盟”，也因下列原因自行瓦解：孙中山在广州的地位不稳、北伐受到陈炯明的阻挠；北洋海军总司令在上海，表示了支持直系的态度，使皖系浙江督军卢永祥受到牵制；冯玉祥军队迅速从陕西开到河南，使原来准备内应的河南督军赵倜也不敢行动。所以形势对张作霖极为不利。
直奉双方开战之前，仍不免有一场互相诋毁的“电报战”。４月１９日，张作霖发表通电，声明自己领兵入关，“期以武力统一为后盾”，“凡害民病国，结党营私，乱政干纪，剽劫国帑者，均视为和平统一之障碍物。”同日，吴佩孚也发出通电，反唇相讥。
一时直奉双方斥骂攻击之电，往还纷驰，不可胜数。４月２５日，曹锟与吴佩孚联名发表《张作霖十大罪状》的通电，声称：“作霖不死，大盗不止。”张作霖也依样，领衔奉系将领发表罗列曹、吴罪状的通电，把曹、吴比作安禄山、史思明，谓“天地之所不容，神人之所共怒！”
直奉之间咒骂告一段落，战幕便揭开了。
从双方投入的兵力来看，奉军胜于直军。当时奉军军官夸口说：“投鞭断长江之流，走马观洛阳之花”，颇有取胜的把握。
虽然奉系投入的兵力胜于直军，但由于“绿林”式的奉军，素质很差，平时又缺乏训练，所以战争开始后，也没见奉军有多少优势，战斗以西路为最激烈，双方阵势互相绞扭，混战相攻，不相上下。３０日，吴佩孚亲往西路督战。他派出大批侦探，发现奉军布阵上薄弱点后，马上变更战略，制定了由炮队掩护步兵，进行侧面攻击，同时急调部队开到西路，配合迂回攻击，实行包抄的计划。当直军重新进攻时，由于奉军第１６师师长邹芬阵前倒戈，给帮了大忙，西线奉军迅速溃散败退，不可收拾。直军乘胜占领了长辛店。
东线战场，交战之初奉军依靠优势的兵力，已构成对直军的包围形势，加上猛烈的炮火，造成直军严重伤亡，直军西路告捷后，吴佩孚一面迅速抽调兵力到东路，采用反包围战略；另一面在战线上发布了“｀赏罚令”：得奉军一炮者赏２０００元，临阵脱逃者立毙。随着直军大队人马镣蹋而至，东路战场即起变化，奉军各部队均无斗志，先退至军粮城，再退至滦州，败势已不可挽回。
奉军各路俱败，张作霖５月４日赶到落岱，企图挽救颓势，但见大势已去，他才匆忙地回到天津下总退却令，收拾残兵败将逃往关外。傀儡总统徐世昌在５月５日也下令“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，不得不再下一道命令，指斥叶恭绰、梁士治、张弧３人为战争祸首而加以通缉，梁士治等人慌忙化名逃往了日本。
５月１２日，张作霖宣布东三省“自治”，自己改称奉军总司令。１８日，在英国教士扬古、美国教士普米德的调停下，直奉双方代表（王承斌、彭寿革、孙烈臣、张学良）在秦皇岛海面的英舰上签订了停战协议，第一次直奉战争宣告结束。这次战争虽然只打了６天，奉军却损失惨重，战死２万多人，重伤、逃亡１万多人，被缴械投降的达４万之多，真是损兵折将。
经过直奉战争，经过一年多的冷战时间，但只打了６天就以直系的大获全胜而告结束，从此北京政府唯曹独尊。
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