奉军并不惧怕新军，这一点是毫无疑问的，当北洋将领忙着抢占地盘，用烟草和银元博弈的时候，奉军一直都是冲锋在前的排头兵。但是奉军不惧怕新军，并不证明奉军的战斗力就一定高于新军，至少在三方面，奉军是落后于北洋新军的：一是部队的正规化，二是部队的凝聚力，三是部队的素养。奉军作战往往是一哄而上，有点儿“乱拳打死老师傅”的意思，直皖战争时，胆怯的皖系将领颇为这种混不吝的架势所震慑。但遇到有一定军事指挥能力的吴佩孚，就不够用了，被直军三下五除二地扫回东北。痛定思痛的张作霖，决定奋发图强，奉军才真正从一伙莽夫，变成一支军队。
直奉大战爆发之前，张作霖借鉴了之前直皖战争前的经验，将所有的矛头都对准吴佩孚。直皖战争爆发时，段祺瑞是皖系的精神领袖，但掌握实权的却是“小扇子”徐树铮；而直奉大战爆发之前，曹锟虽然在保定权倾一时，但所恃的乃是虎踞中原的吴佩孚。所以直皖交战，吴佩孚便主攻徐树铮，麻痹其他皖系军阀，而当直奉交恶，张作霖也将所有的矛头对准吴佩孚，而对保定的曹锟采取安抚策略。
另一方面，皖系军阀和直系军阀都是一个台前唱白脸、一个幕后唱红脸，唯有奉系军阀是张作霖一个做主，所以张作霖用这招攻击直系，却并不害怕吴佩孚也来离间奉军。
偏偏在这个时候，直系已经逐渐分裂为“保定派”和“洛阳派”。吴佩孚拥兵洛阳，在直系中的话语权仅次于曹锟，曹锟身边的幕僚和宠将自然不满。尤其是曹锟的弟弟曹锐、曹锳，对吴佩孚这个“外人”深感不满，所以再三挑拨曹锟与吴佩孚的关系。曹锟有“傻子”之称，其实并不傻，吴佩孚在外面嚣张跋扈，在曹锟面前却恭敬有加。曹锟也明白，自己所以能够扶摇直上，全靠着蓬莱秀才，所以到关键时刻，他仍然信赖吴氏。
张作霖一边集中攻击吴佩孚，极力离间曹锟和吴佩孚的关系，一边也希图在军事上完成对吴佩孚的包围。张作霖派人与广东的孙中山取得联络，希望北伐军向湖南、湖北、江西出兵。又通过张勋的关系联系到张勋的旧部张文生，准备与张文生会师安徽，同时以田中玉在山东响应，陈树藩在陕西响应，并极力笼络河南的赵倜、赵杰兄弟，趁着直奉战事直捣洛阳。同时，奉军亦积极备战，入关后分别入驻军粮城、独流、津沽、古北口，以及津浦线的良王庄、马厂、芦台等地。
由于孙中山的北伐军迟迟不能动身，张作霖遂又派出吸收在奉军内的原北洋将领到处活动，如王占元、张敬尧、吴光新等人，虽然业已下台，但在北洋军阀中尚有旧部。张敬尧的旧部吴新田当时驻防在陕南，而王占元的旧部孙传芳仍在湖北，吴光新的旧部卢金山则驻防在鄂西。这些人都吃过吴佩孚的亏，尤其是原属直系的王占元，赵恒惕率领湘军援鄂，他央求吴佩孚出兵相助，吴佩孚却坐山观虎斗，然后坐收渔利，将湖北交给自己的手下萧耀南打理，白捡了个大便宜。
直奉双方激战在即，“保定派”却仍然不欲与奉军动干戈，曹锟遂派出直军第二十三师师长王承斌到奉天向张作霖示好，王承斌是奉天人，与张作霖算是有同乡之谊。张作霖向王承斌再三表示，他与曹三爷并无过节，只是反对吴佩孚，并派察哈尔都统张景惠到保定回拜曹锟。张作霖的离间计在曹锟那里并没有起到什么作用，却让曹锟身边的人更为气恼吴佩孚，“保定派”的魁首曹锐又亲自到奉天面谒张作霖，并表示直奉战事与曹氏兄弟无关，主要是吴佩孚跋扈自专，违抗曹锟的命令。
不仅是直系的“保定派”，这时连总统徐世昌也开始拉拢张作霖，在梁士诒辞职之后，颜惠庆曾短暂代理阁揆，徐世昌又提出请张作霖的亲家鲍贵卿出面组阁。梁士诒组阁时，为了笼络奉系，将原吉林督军鲍贵卿调到北京出任陆军总长。鲍贵卿得到徐世昌的暗示，便跑去奉天请示张作霖，此时张作霖一意与直军交战，鲍贵卿却跑来添乱，惹得张作霖很是气恼。鲍贵卿在奉天碰了一鼻子灰，鲍阁也就自此流产。
1922年初，先是段祺瑞忽然离开北京，接着孙中山又致电张作霖表示可以北伐，本来决定暂缓用兵的张作霖又改变了主意，其态度就显得更为强硬，遂以换防为名，动员奉军主力入关。吴佩孚获悉后也在京汉线上扣留车辆，积极调动军队，随时准备迎战。3月8日是张作霖的农历生日，曹锐以拜寿为名再次抵达奉天，并拉拢奉系将领孙烈臣等人安抚张作霖。
张作霖给曹锐提出了四个条件：一是将梁士诒复职；二是免去吴佩孚直鲁豫巡阅副使的职务，而专任两湖巡阅使；三是以段芝贵出任直隶督军；四是直军需退出京汉线北段，将京津地方完全划归奉军驻扎。张作霖的这些条件，可以说每一条都异常苛刻，完全就是要抢夺直系的地盘和既得利益。其实张作霖的心里，未尝没有做好被直系拒绝的准备，他已经决心要与直军一战，干脆提出这些尖刻的条件，如果曹锟或是吴佩孚拒绝，倒给了他开战的借口。
就在此时，北京却爆出了一件财政大案。原来为了解决北京政府的财政危机，财政部发行了“八厘债券”，总额为9600万元。但是因为受到吴佩孚的质诘，只好又另行成立“偿还内外短债审查委员会”，由审计院、监察厅以及银行界重要成员组成，委员长为董康。财政部原本打算以此来掩人耳目，不料委员会竟然自发行债券过程中审查出诸多问题，于是建议法庭传唤财政部相关人员对质，财政部长张弧弃职逃往天津。事发之后，吴佩孚即发出通电，称赞董康是“包公再世”，并且借此要挟北京政府下令将张弧撤职查办。
张弧是因为亲近奉系才得以进入梁士诒内阁的，虽然梁士诒辞职，但梁内阁成员大多在任。吴佩孚对张弧死咬不放，自然让奉系的张作霖大为光火，此时曹锐恰好仍在奉天，张作霖便叫来曹锐，表示如果曹锟碍于情面，那奉军就要替曹锟教训一下吴佩孚。曹锐是主和派中的领头人，最怕的就是开战，急忙跑回保定。正是在曹锐的劝说之下，曹锟才对吴佩孚进行了一些斥责。吴佩孚对张作霖不假辞色，但对曹锟依然恭敬有加，曹锟也不过做做样子。
1922年3月10日，吴佩孚发出电报，言辞为之一变，表示“服从曹使，对于张使采同一之观念，既服从矣，其不反对也明甚”，并且声明“表面虽有奉直之名，内容实无界域之见”。看到这个电报之后，在京的北洋元老均以为事情出现转机，赵尔巽、张锡銮、王士珍、张绍曾、王占元、孟恩远乃联名通电，出面调停，并希望曹锟和张作霖能够尽快撤兵。其实，这封以吴佩孚名义发出的电报，根本不是吴佩孚发的，而是曹锐发出的，吴佩孚因为受到曹锟的斥责，所以没有表态，从而被外间误会。
其实到这个时候，直奉战事已经不可避免，双方调兵遣将，都已经志在一战。当时的日方比较倾向于奉军，而西方国家则比较看好直系。所以战事未起，美国公使休士便当面劝告张作霖，要求其应该根据华盛顿会议的精神大举裁军。英国公使艾斯顿亦致电张作霖，声明奉军不得在京奉线驻兵。天津公使团亦根据《辛丑条约》，警告奉军不得在天津驻兵，并且抗议奉军占领塘沽车站。北京公使团方面也警告直奉双方不得切断京汉线、京奉线、津浦线等铁路线的交通，而此举无疑也对直系更有利。
表面上张作霖仍然在宣扬“直奉本属一家，北洋团体万无破裂之理”，并且致电杨以德，表示入津奉军不会擅动曹锟宅内的一草一木，但奉军依然不断涌入关内。到4月初，张作相率领第二十七师、第二十八师入关，驻扎独流南。10日，奉军暂编第七旅入驻津浦线良王庄，张学良率卫队旅进驻津浦线一带。15日，奉军进驻塘沽一带。16日，奉军将领李景林亦率部开到独流。17日，张作霖命炮兵4营带54门大炮进驻马厂，以重兵进驻芦台，另以一路奉军开抵京汉线长辛店。20日，奉军马队进驻通县。张作霖任命张作相为关内军总司令，并将奉军改为镇威军。
曹锐和曹锳虽然对奉军一再忍让，并且不欲开战，但随着奉军逐渐南下，直系诸将便对这种绥靖政策大为不满。曹锐和曹锳都是曹锟的兄弟，曹锐在担任直隶省长期间，靠“卖官”横征暴敛，而曹锳则是整日厮混于妓院里，他所部的直军第二十六师大部分军官居然都曾是妓院的杂役，所以被人讥笑为“茶壶队”（旧时妓院的杂役被称为“大茶壶”）。这两位爷平时只懂得贪图享乐，大难临头除了一味避让想不出别的方法。曹锟眼看着在兄弟的唆使下，地盘快让张作霖蚕食干净，再退下去自己在直系中的权威也将不复存在，于是不再理会这几个败家的兄弟，将指挥权授予吴佩孚：想打就去打吧！
事情发展到这里，奉系这边又发生了变化。原来，孙中山的北伐军又不能按照原定时间出兵了，而北洋海军总司令蒋拯也在上海宣布亲直反奉，张作霖的反直战线又出现了问题。21日，吴佩孚联名直系诸将发出通电，曹锟的态度亦由弱转强，奉军此时其实陷于被动。张作霖慌了手脚的时候，吴佩孚却开始积极布置军务，反而对奉军节节逼近。随后，曹锟和吴佩孚由被动变为主动，接连发出措辞强硬的电文，让张作霖应接不暇。反直阵线无法发挥效用，但直军却已经近在眼前，张作霖率先把箭搭到弦上，情势所逼，已经不允许他再将上弦之箭取下来，硬着头皮也只能开战了。
1922年4月25日，张作霖发电，以“与其使天下后世阅吾哥之通电，摘其阴私而诟谇之，不如俯采微言，自为更正，不失为改过不吝之英雄也”而对曹锟大加斥责，这封通电几乎就已经宣布了直奉战争的开始。同日，以吴佩孚为首的直系将领齐燮元、陈光远、萧耀南、田中玉、赵倜、冯玉祥、刘镇华等联名通电宣布张作霖的十大罪状，随后吴佩孚便赶赴前线督战。此时，奉军将领孙烈臣、张作相、张学良等先后入关，张景惠则在天津西北的落垡召开会议，张作霖随后亲抵军粮城指挥作战。
27日，张作相、张景惠、汲金纯、吴俊升等奉军将领联名通电宣布吴佩孚的罪状，“是不唯破坏北洋团体，抑且辜负恩遇长官，负义忘恩，莫此为甚”。说实话，奉军的这封通电与直军相比，遣词造句都差了很多，所列吴氏的罪责也大多是含糊其辞，甚至有“其他谬妄之举，国人著有专书，不待指数”这样的句式，相当于是说，反正咱俩也是要打一仗，爱咋咋地吧！28日，张作霖通电宣战，“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”。直奉双方胶着了许多时日，总算是要真刀真枪干一仗了。
29日，奉军率先下达总攻击令，共12余万人的奉军部队向直军阵地逼近。奉军分为西路军和东路军，奉军西路总司令张景惠入驻长辛店，将所部分为三个梯队，张景惠自兼第一梯队司令，由第十六师师长邹芬任第二梯队司令，暂编第二混成旅旅长郑殿升任第三梯队司令。奉军东路总司令张作相入驻落垡，除了许兰洲任司令、常荫槐任参谋长的骑兵集团，亦将所率其他部队分为三个梯队，张作相自兼第一梯队司令，以暂编第三混成旅旅长张学良任第二梯队司令，暂编第七旅旅长李景林任第三梯队司令。其中东路第二梯队张学良部是张作霖的嫡系，又称东三省巡阅使署卫队旅，所辖有郭松龄的暂编第八混成旅和蔡平本的暂编第四混成旅。
根据奉军的部署，直军在固安、牛头镇、田家口、胜芳、大城、子牙河等地做了严密部署，直军约有10万人，以兵力和武器装备看，奉军优于直军，但是以战斗力和军队素养而言，直军则远优于奉军。直奉战事主要集中于长辛店、固安和马厂，其中以长辛店和琉璃河之间的炮火最为激烈，据说当时不少外国人都抱着好奇心，冒着炮火跑到阵地上去看热闹。而自战事爆发之后，双方都极力鼓吹自己胜利，双方的捷电随处乱飞，谁也不知道吴佩孚和张作霖到底谁占据了上风。
其实，自战事爆发以来，率先陷于被动的是奉军。海军总司令蒋拯通电支持直系以后，海军第二舰队司令杜锡珪亦声明讨奉，萨镇冰则率领军舰北上，以“海筹”“海容”两舰停靠于秦皇岛，江利、江元、楚同、楚谦四舰停靠于大沽口，从而威胁奉军的后方，使得张作霖有所忌惮。张作霖遂命令张宗昌率部分奉军由海道潜至青岛，假道直趋山东，结果被山东督军田中玉察觉，从而使奉军突袭山东的计划流产。奉系又设计滋扰齐燮元的后方江苏、吴佩孚的后方河南，结果苏浙两省宣布保境安民，而河南的赵倜、赵杰兄弟还没有来得及行动，就被吴佩孚控制，这个计划遂也告失败。
除了几次战略迂回行动均告失败，奉军自身也有很大问题。在前几次入关的过程中，张作霖急于扩大队伍，所以到处收编地方势力，并大量提拔军官，结果导致很多军事素质平庸的军官得到提升，部队得不到有效而严格的训练，兵员素养差，军纪涣散。在直奉战争期间，进入关内的奉军良莠不齐，军纪涣散的散兵游勇到处为祸作乱，搞得京畿百姓怨声载道。张作霖虽然平素最注重军纪，但战事在前无暇顾及，从而导致奉军与地方民众时有冲突，这也在一定程度上消耗了奉军的战斗力。
直奉双方在西路展开激战，但负责奉军西路的张景惠却是奉系中的主和派。早在1922年初，张作霖曾经在奉天秘密召开军事会议，讨论对直作战事宜，杨宇霆、张学良主战，而张景惠、张作相主和，最终主战派获得胜利。而张景惠却始终在沈阳和保定之间奔走，以期能够避免战事。于是到4月间，当奉军各部已经到达指定地点时，张景惠才开始着手部署，战事即将爆发之际，他才把司令部移至长辛店，到29日上午他才乘车抵达前线指挥部。