一九二○年七月十四日，直军改称为讨伐军，曹锟为讨伐军总司令，吴佩孚为前敌总司令。是日，“直系”《通电》发布了《驱除安福系宣言书》，再次罗列了徐树铮及其安福会的罪状并予声讨；然后，兵分东、西两路向北京进军。西路讨伐军沿京汉铁路而进，东路讨伐军沿津京铁路而上，兵锋直指京城。
与此同时，张作霖的奉军也已屯兵山海关，随时准备入关南下配合直军作战。
面对直系威胁，皖系也不肯示弱；立即组织反击，并也将皖军改称为定****，以示其正统性而视直系为叛逆。此时，隐于幕后的段祺瑞不得不回到前台，自任定****总司令；同时，任命徐树铮为副总司令兼参谋长，段芝贵为前敌总司令，分兵迎击。
于是，北洋军阀为争权夺利而进行的战争终于爆发了；因战争源于直系与皖系的矛盾，且参与战争的主角也是直系与皖系；故而，史称“直皖战争”。
直皖战争打响后，直系的西路讨伐军在京汉铁路沿线的涿州、高碑店、琉璃河一带与皖系的定****遭遇。
一开始，由皖军第一师师长曲同丰率领的定****对直军发起猛攻；直军不敌一度受挫后撤，高碑店等地被皖军夺取。初战告捷后，前敌总司令段芝贵却骄兵轻敌了，竟然在火车上一边打麻将一边指挥作战。因此，当吴佩孚指挥西路讨伐军实施反攻时，皖军即一败涂地了。
七月十七日，大雨倾盆，吴佩孚亲自率部冒雨进击，出其不意地袭击了皖军前敌指挥部所在地松林店。皖军毫无防备，非但遭袭战败，皖军第一师师长曲同丰等许多高级将领竟然都成了俘虏；段芝贵狼狈逃回北京城，才捡得了一条命。
曲同丰被俘后向直军投降，并《通电》劝告边防军将士应共起讨贼。曲同丰是段祺瑞的爱将，他的倒戈无疑是给了段祺瑞致命一击；于是，皖系军心大乱，西路定****立即全线崩溃了。
与此同时，直系的东路讨伐军与徐树铮率领的东路定****在津京铁路沿线遭遇；初战，也是讨伐军溃退，定****追击至北仓、李家嘴一带。
但此时，张作霖的奉军已以清君侧的名义大举入关，其先锋奉军第二十七师师长张作相已率部沿京奉铁路而下，直迫徐树铮的指挥部所在地廊坊。恰此时，又传来了西路定****全线崩溃的消息，徐树铮所部顿时军心大乱无意再战；因此，刚一交锋即被击败。
而皖系的山东督军田中玉因其兼任的省长之职，半个月前刚被免去而心中不快；所以，直、皖战争打响后一直作壁上观，坐看皖军败北。徐树铮见败局已定只得溃退，来不及退入北京城的则缴械投降了。
段祺瑞见东、西两路定****皆溃败，大势已去败局已定；而今，直、奉两军兵临城下，自己已成了瓮中之鳖。为保全自己，段祺瑞只得《通电》宣告，答应直系提出的“惩办徐树铮、取缔‘安福系’、解散安福国会”等全部条件，并自请辞去一切职衔与勋爵；同时，又恳请徐世昌以总统名义宣布停战。
徐世昌见段祺瑞已颓败到了如此地步，也就不想落井下石；于是，应允段祺瑞的请求，下了一道《停战令》，以敦促交战诸方停火。
吴佩孚与张作霖见段祺瑞为首的皖系军阀已被打得跪地求饶了，皖系终于垮台，自己的目的已达；而徐世昌毕竟是选举产生的总统，对其所下的《停战令》不宜不遵，也就顺水推舟地给徐世昌卖了个人情答应停火了。
于是，就在《停战令》下达当天即七月十九日，直、奉两军以胜利者的姿态大摇大摆地进入北京城，接管了皖军在京城中的南、北大营；接着，下令解散安福国会，并通缉徐树铮及安福系的十名主要成员。
但此时，徐树铮已避难到了日本公使馆内；然后，日本驻华公使日置益将徐树铮藏于柳条箱内，由日本军官护送去往日本，这才让他度过了一劫。徐树铮虽然保住了一条性命，但他那由收复外蒙古而得到的光环却因直皖战争中的败北而失色了；最后，竟要极不光彩地被塞在箱中才逃离海外，这却是连他自己都未曾想到的。
就这样，直皖战争只经历了短短的五天时间，就以皖系军阀的战败垮台而宣告结束。
直皖战争结束后，段祺瑞被罢免了一切职务，既无权又无兵了的段祺瑞这次算是彻底输光了；不过，直、奉两系军阀只是将他逐出北京，倒是没有进一步难为他。段祺瑞离开北京后，避居到了天津的日本租界内，并开始吃素念佛似若超脱世外了；但是，段祺瑞实际上只是蛰伏，仍关注着政坛风云以期东山再起。
段祺瑞下台后，陕西督军陈树藩失去了靠山，不知该如何办好了。
此前，陈树藩曾诱捕囚禁了以倒陈伐段为宗旨的陕西靖**第四路司令胡景翼；此时，陈树藩为了讨好靖**，只得释放了胡景翼，以免自己被赶下台。同时，又派人携重礼求见张作霖、曹锟，希图改换门庭后能保住位子。
但是，因陈树藩出任陕西督军以来，横征暴敛欺压百姓，民怨实在太大了；虽然释放了胡景翼，向靖**示好，但仍难以得到宽谅。
五月初，陕西各县商民代表汇集西安，在湖广会馆召开驱陈大会；并成立了陕西各界驱陈联合会，派代表赴京请愿坚决要求撤免陈树藩。
与此同时，陕西旅京学生也在北京的中山公园召开驱陈大会，以与陕西民众遥相呼应。
五月二十五日，在民众的一片谴责与声讨中，北京政府下令将陈树藩罢免，任命陆军第二十师师长阎相为陕西督军。
于是，阎相率所部入陕任职。同时，又派谴时任陆军第十一师师长冯玉祥率部经潼关入陕，陆军第七师师长吴新田率部经湖北勋县入陕。
陈树藩不服欲负隅顽抗，阎相、冯玉祥、吴新田及胡景翼的靖**即对其夹击。陈树藩毕竟是孤军无援，怎抵得数路夹击；稍一接战，即溃不成军，只得退守汉中；然后，又逃往四川；最后，经万县、汉口，逃到上海。
阎相入陕后不久，却因诱杀了陕西靖**第一路军司令郭坚，而使陕西政局又动荡不安了；因此，阎相被其顶头上司吴佩孚训斥了一顿。谁知，阎相自感失宠，竟然在督军署内吞服鸦片自尽了。
阎相死后，冯玉祥被任命为陕西督军，吴新田为陕南边防军总司令。自此，冯玉祥算是有了出人头地的一天，且归于直系须听命于曹锟与吴佩孚了。
直皖战争后，因北洋政府是由直、奉两系联合执政；为缓和相互间矛盾，遂让徐世昌仍留在了总统之位，而靳云鹏则复任国务总理了。接着，设置了直、鲁、豫三省巡阅使，曹锟为正使，吴佩孚为副使；于是，直系的势力扩张到了鲁、豫等地。
而张作霖的奉军势力，直皖战争后也开始向关内渗透了；不久，张作霖被任命为蒙疆经略使，节制热、察、绥三都统；如此，奉系的势力更是向西扩张了许多，张作霖得到的实惠不亚于直系，也就心满意足了。
所以，虽然因徐世昌、靳云鹏原属皖系；表面上看，直皖战争后的北洋政府仍由皖系掌权；但实际上，战后的北洋政府实权已暗中易手，完全由直、奉两系共同控制了，奉系军阀张作霖开始坐大。
不过，此时的张作霖也有着他自己的烦恼。原来，袁世凯在世时，曾与日本政府签订有《满蒙五路秘密换》及《四郑铁路借款合同》、《满蒙四铁路借款预备合同》、《吉长铁路续借款合同》、《吉会铁路借款预备合同》，将东三省的许多路权都卖给了日本；后来，还签订了《二十一条》及附约《关于南满洲及东部内蒙古之条约》。
虽然，日本欲修筑满蒙五路的计划因中国战乱不断政局长期动荡而被搁浅了。然而，依据《二十一条》获得的土地商租权、杂居权和合办农业及附随工业权却在南满铁路有了落实，日本政府利用这三权已将南满铁路两旁的大片土地攫取了。
张作霖主政东三省后，日本政府则欲假手张作霖将被搁浅的满蒙五路计划落实。
张作霖想方设法欲抵制，最后迫于压力只得默许了修筑四平街至郑家屯的四郑铁路；后来，满铁付给张作霖八百万元的通融款，又将四郑铁路延伸，修筑了郑家屯至洮南的郑洮铁路和郑家屯至通辽的郑通铁路等两条支线。
如此一来，这几条铁路沿线两侧的大片土地必将又会被日本人以商租的形式侵占去，这种不显山露水的缓慢吞食比用明目张胆的武力侵占来得险恶而不被人所察；用不了多久，东三省的土地就会被日本政府以商租的形式侵占完了。
张作霖虽是草莽出身，对于日本政府的这种险恶用心却是看得十分清楚；因此，他觉得不该等闲视之应予抗争；否则，土地没了，自己还怎当东北王？
然因，日本人有《二十一条》及《附约》作依据；而这两个《条约》是中日两国政府签署的，张作霖无权且也无法将其废止，甚至于不认账或拒绝都有难度。
而作为中国人的那些土地所有者，见能将原来的荒地或荒山租出去换现钞，都表现出了很大的热忱；因此，皆不顾后果地愿意将土地出租给日本人，这却正好迎合了日本政府的需要，而给欲行抵制的张作霖更是增加了难度。
不过，张作霖自有办法；虽，不能废止《二十一条》；张作霖则制定了一系列地方《法规》，欲以法来对抗**。
这一招倒确是有效，例如《租用地亩规则》中规定：“下列土地不得租用：所有权未定者，依法禁止耕种或建筑者，荒地和未经查报登记者，林地纠葛未经勘定者，买卖不明或盗典盗押者。
凡所列不得租用者，若有土地租佃关系发生，中国地方官署有权令其解约。”
这个《规则》一出，土地商租行为即锐减了。
因为，许多荒地、荒山大多归属不明手续不全；因此，所列的不得租用者比比皆是；于是，商租行为受到了很大的约束。
而张作霖唯恐如此约束还不够有力，遂又秘密发布《训令》：“国民不得将土地私租与外人，不得以地契等证据为抵押，向外人私自借款。否则，以盗卖国土罪及私借外债罪论处。”如此，谁吃了豹子胆还敢将土地私租给日本人？此类《密令》，张作霖先后下发了四十多道；目的就是一个，抵制日本人对东三省的蚕食和侵占。
因为，没人出租了，日本人也就租不到土地；就这样，张作霖用此釜底抽薪之计，使日本人拥有的土地商租权成了一纸空。由此，杂居权、合办农业及附随工业权则成了无本之木而也受到了制约。
对此，日本政府当然也明白，奉天地方政府外表上装扮成亲善的样子，里面却包藏着收回利权的强烈排日用心，推行着阻碍邦人安居以至逐渐驱逐邦人之策。然因，张作霖并没有明言毁约；所以，日本政府虽是恼恨却甚是无奈；而张作霖毕竟已给了日本人一些路权，这却是日本政府最需要的。因此，日本政府不在细枝末节上与张作霖计较；只是，欲再从他手中捞取更多的路权。
