第二次直奉战争让张作霖抵达顶峰，当姜登选、杨宇霆南下，奉系军阀一度掌握着东三省以及直隶、山东、江苏、安徽四省，热河特区。其势力所及，北到黑龙江，南到长江下游，全国几乎三分之一的繁荣地区都在张作霖的掌握之下。但这个顶峰时期之短，与皖系军阀和直系军阀相比几乎就是在旦夕之间，奉系军阀接连丢掉长江下游地区，而北方各地也陷入激战，入关驱逐直系以后的张作霖，可以说是哪里都不太顺利。让张作霖始料未及的是，兵败东南竟然还不是他最大的麻烦。
杨宇霆由江苏逃出之后，于1925年10月21日清晨抵达天津，并于当天午后出关，翌日6时抵达奉天，当晚便与张作霖一道召开军事会议。奉天遂宣布戒严，与此同时，张作霖派出四个师和两个混成旅入关，据守京奉线和津浦线，并命令张宗昌即刻由山东开赴安徽，以阻挡孙传芳部继续北上。张作霖麾下的几员大将杨宇霆、姜登选、韩麟春全都吃了败仗，张宗昌也不知道是否能抵挡得住孙传芳，张作霖只好电召在日本观操的郭松龄即刻返回奉天，到这个时候，张大帅还是不得不倚重他素来不甚喜欢的“郭鬼子”。
其实在日本观操期间，郭松龄已经忙里偷闲和冯玉祥有了跨洋联系。郭松龄去日本，原本是为了散心，第二次直奉战争中郭松龄出力最大，但姜登选、韩麟春、杨宇霆都得到了好处，连邢士廉都拥兵上海，郭松龄却什么也没有得到。待郭松龄接到张作霖的电报回到奉天，他更加不快——杨宇霆、姜登选接连丢掉了东南地盘张作霖不仅没有责罚他们，反而继续对他们委以重任。这就更让郭松龄反感了，张作霖是把他当作工具，需要的时候招来，不需要的时候便遣去，郭松龄由此更坚定了反奉的念头。
25日，姜登选和韩麟春亦由徐州北上，出关向张作霖报告前线军情。翌日，姜登选、韩麟春又随杨宇霆、郭松龄南下布置军事。但在离开奉天以后，郭松龄并没有即刻南下，而是告病住进了天津的法国医院。其实自第二次直奉战争之后的张作霖，在决策上确实有着诸多失误，杨宇霆固然是人才，在治政方面小有建树，但并不是真正的统兵之将。至于姜登选、张宗昌、韩麟春、李景林之流，虽号称虎将，指挥能力却乏善可陈，奉军中真正能率兵打仗的只有郭松龄，但张作霖偏偏信任那些善于表现的将领，对“郭鬼子”难以信任，一旦待到郭氏战败，那张作霖的东北军其实也就没什么戏可唱了。
郭松龄在天津称病，那么就只有姜登选、杨宇霆、韩麟春南下，这三位都是败军之将，要么是光杆司令，要么就是只剩一些老弱残兵，因此挑大梁的便只有山东督军张宗昌。于是，张作霖便委任张宗昌为直鲁苏皖防御总司令，姜登选为前敌总指挥，在徐州附近分三路布防：东路在邳县，西路（即陇海线方面）在砀山，南路（即津浦线方面）在宿州夹沟。孙传芳来势汹汹，也分兵三路进攻徐州。
张宗昌正式赴徐州就任直鲁苏皖防御总司令，将所部的直鲁联军12万余人分为五军：自兼第一军军长，以方永昌为副军长；施从斌出任第二军军长，毕庶澄为副军长；孙宗先任第三军军长，程国瑞为副军长；褚玉璞任第四军军长，吴长植为副军长；许琨任第五军军长，张堵荣为副军长。其实张宗昌原本是想分成七军，分别布防在徐州周围，但孙传芳所部速度奇快，张宗昌根本没有时间成立第六军和第七军。
徐州、海州的战斗开始时，张宗昌一度握有优势，他对东、西、南三面都采取守势，以逸待劳。随后邢士廉、孙钵传对直军白宝山部发起猛攻，从而控制海州，同时姚霁、滕殿英自运河攻击李启佑部，攻入宿迁。随后，邢士廉联手姚霁会攻直军马玉仁部，围清江浦，在杨庄、西坝、王营等处展开激战。此时西路的夹沟方向亦陷入混战，整个海州、徐州的战事便一度陷入僵持。
但是在11月1日，战事忽然出现重大转折，直军对任桥一带发动猛攻，施从斌的第二军被打散，施从斌兵败被俘。张宗昌闻讯急忙调孙宗先的第三军和方永昌的第一军驰援南路。但是孙宗先嫡系第五师原本就和张宗昌部不睦，而孙宗先率领的第三军大都是苏、皖、鲁、豫四省的边地土著，早已经无心恋战。自3日起，张宗昌每晚都回到前线巡视，但战局仍然没有什么变化。
6日，张宗昌命令城内外的驻军即刻登车北去，放弃海州、徐州防线。7日清晨6时，张宗昌率司令部文武人员，以及第三军副军长程国瑞、铜山县知事贾月璧自津浦线退往韩庄。另外，孙宗先的第五师也自陇海线退至砀山，来不及撤退的孙钵传的守备队一个营、方永昌的卫队旅两个连都被缴械，孙钵传于午后自运河逃去。张宗昌的白俄兵团则从前线退回，自徐州徒步北撤。许琨、姚霁自赣榆退到日照，方振武自灌云退到沂州，邢士廉等人则自海路乘船逃到青岛。至此，奉军完全退出东南一带，孙传芳则完全控制了苏、皖、浙、闽、赣五省，成为当时军阀中的实力派之一。
说到这里，就要讲到郭松龄起兵反奉，但是关于郭松龄为什么要起兵反奉，历来说法不一。总而言之，都是在郭松龄身上找问题，其实郭松龄之所以起兵反奉，最大的问题并不在郭松龄身上，而是出在奉系本身。前文已经讲到，奉系在第二次直奉战争前后，少壮派势力逐渐分裂为大学系和士官系，分别以张学良和杨宇霆作为两系的首脑。张学良是张作霖的长子，相当于奉系军阀确定的未来接班人，照理说大学系应该在奉系军阀中最为得势，但情况却恰恰相反。
张学良的性格和杨宇霆正好相反，虽然贵为少帅、奉军未来的当家人，但张学良平素非常谦和，尤其体恤下属。恃才傲物的杨宇霆，除了张作霖，几乎谁都不放在眼里，自然也就惯以长辈的姿态来面对张学良。张学良尚且要被杨宇霆压下来，更何况是士官系其他的将领呢？而且与士官系杨宇霆一人独大不同，大学系是双核共存，即有张学良和郭松龄两个主事者。而张学良对郭松龄的感情，既如同弟弟面对兄长，也像学生面对老师。张学良非常信任郭松龄，甚至连自己的印信都任由郭松龄使用。
而郭松龄若是不济也就罢了，可郭松龄又特别能干：第一次直奉战争张作霖退守山海关，正是郭松龄临危受命，阻挡住了追击而至的直军；张作霖退回关外以后，负责练兵的就是郭松龄，奉军能够在短时间内脱胎换骨，郭松龄功不可没；第二次直奉战争期间，力战山海关、奇袭九门口、攻占秦皇岛的也是郭松龄。张作霖能够迅速自战败中崛起，靠的就是文武两大干将，文的是王永江，武的是郭松龄。“小诸葛”杨宇霆虽然有组建海军的功劳，但东北海军在战场上发挥的作用却是非常有限的。
张学良虽然贵为少帅，郭松龄固然能干，但他们毕竟都不是搞政治的行家里手，当时在张作霖面前最得宠的杨宇霆、姜登选、韩麟春、邢士廉几乎都是士官系。而问题在于，士官系这几位论打仗都不是什么好手，直奉第二次战争中立下功劳的张学良、郭松龄、李景林都是大学系。在军队里，“赏罚分明”是最要紧的，俗话说“不想当将军的士兵不是好士兵”，部队要有战斗力，官兵齐心，就得有良性的赏罚体系，让下面的人看到上升空间，让下面的人对最高统帅心悦诚服。
在入关以后，张作霖为了平衡大学系和士官系，也做了不少工作，他把江苏和安徽给了士官系，也把直隶给了大学系，还把山东给了倾向大学系的张宗昌。按理说，张作霖也算是划分得比较平均，但李景林在大学系中的实力和地位都是无法和郭松龄相比的。再者，郭松龄的部队是原来的卫队旅改编而成，可以说是张作霖的嫡系部队，这支部队在郭松龄的精心调教下战斗力很强。第一次直奉战争时，奉军各部都被打得抱头鼠窜，只有这支部队打了胜仗、损失最小，也是在山海关抗击直军追兵的主力部队。
到直奉第二次战争的时候，这支部队被改编为奉系第三军，已经是奉军中的王牌部队。以私心来说，张作霖并没有调派郭松龄南下，也是担心精锐部队被调走，京畿一旦生变，自己的老家当至少还在。但是对大学系来说，他们可以说是完全被士官系压制着，甚至得到了直隶的李景林也有所不满，因为他只控制了一半的直隶，另一半还被冯玉祥占着。大学系在入关时出力最多，但入关之后反而被士官系抢尽风头，张作霖在赏罚上明显偏向士官系，从而引发了大学系的不满。
对大学系的将领来说，他们历来遭受士官系的欺压，终于等到第二次直奉战争，他们靠自己的本事立下战功。战事结束之后，最卖力的大学系却没有得到太多好处，反而是士官系得利，这就加剧了两系之间的矛盾激化。据奉军将领何柱国回忆，早在张学良与郭松龄于天津见面时，郭松龄就向张学良表达了“要把东北事情办好，只有把老杨这帮留学生赶走”的意思，就是说在郭松龄倒戈之前，张学良就已经发现了郭氏准备起兵的苗头。
但张学良当时并没有明令阻止，究其原因，就是说驱逐杨宇霆并非只是郭松龄个人的意思，这其实是大学系和士官系之间矛盾的一次大爆发。张学良本人对杨宇霆也是颇有微词的，所以当大学系将领提出“驱杨”时他并没有反对，只是不支持“武力驱杨”。张学良认为要提高大学系将领在奉军中的地位还需要从长计议，所以才会“不料郭动手这样快”。而联合冯玉祥、驱逐杨宇霆、扶持张学良，并不仅仅是郭松龄一个人的意见，若只是他个人想法，也不可能调动得了整个第三军，这很可能已经成为大学系将领的一种共识。
郭松龄和冯玉祥之间的联系，主要依靠冯玉祥部“十三太保”之一的韩复榘。10月间，到日本观操时，西北军以韩复榘为代表，奉军便以郭松龄为代表，二人在日本时便往来密切，开始筹划合力反奉的事情。11月5日，韩复榘在回国之后，便赶到绥远地区的包头，将他和郭松龄密谈的内容告诉给冯玉祥。
但冯玉祥与郭松龄并不熟，便请郭松龄亲笔写一个条约，韩复榘于是在1925年11月10日赶赴天津，将冯玉祥的话转达给郭松龄。郭松龄当时正称病住在法国医院里，便以冯玉祥为甲方、自己为乙方、李景林为丙方，拟定了一个密约，这个密约以甲、乙双方签字即生效。这个密约很简单，分为四条：
一、张作霖与日本帝国主义勾结，签订祸国条约，围攻国民军，郭松龄誓死反对。二、奉军进攻国民军时，郭松龄部即倒戈相向，回攻奉军。三、击败奉系之后，郭松龄部即退出关外，专意开发东北，不再过问关内之事。四、直隶、热河划归李景林。
这份密约中的第一条是郭松龄捏造的理由，因为张作霖并没有和日本签署条约。在拟定好了密约之后，郭松龄便委派自己的亲信秘书李坚白和三弟郭大鸣随韩复榘到包头和冯玉祥会晤。冯玉祥对这份合约没有异议，只是加了一条，要求郭松龄的部队统称为东北国民军，然后在密约上签了字。在这份密约上还多出了一个名字，那就是另一位奉军将领李景林。关于李景林反奉的原因也有很多，李景林也是大学系将领之一，属于奉军中的实力派人物，也是支持“驱杨”的大学系主力人物之一。所以，李景林在这次密谈中没有亲自出马，而是由同为大学系的郭松龄代为出面与冯玉祥接洽。
随后，冯玉祥又派参谋长熊斌和京汉铁路局局长王乃模到天津，将冯玉祥签过字的条约交给郭松龄，郭松龄对密约内容完全同意，遂欣然签字。在条约签订之后，郭松龄又在天津督署召开军事会议，郭松龄的参谋长魏益三、冯玉祥的代表熊斌以及李景林都参加了这次会议。李景林一见到熊斌，首先表达了对冯玉祥部在直隶动作的不满情绪，熊斌则表示冯玉祥已经下令制止两军发生摩擦，“今后彼此一家，当更不成问题”。
就在反奉同盟订约之际，20日，张作霖忽然致电郭松龄，命其尽速回奉天一趟。其时大学系和士官系的矛盾早已经半公开化，张作霖原本重用士官系，奉军中能打仗的唯有郭松龄。孙传芳正在东南一带秣马厉兵，此时郭松龄在天津称病自然是表达不满。张作霖素来不喜这个沉闷的“郭鬼子”，但此时诸将皆败只剩郭松龄可堪大用，加上士官系和大学系的矛盾逐渐公开，张作霖既要考虑稳定军心，又要尽量安抚郭松龄，让他带兵南下尽快解决东南的危机。
为了尽快促成郭松龄北上，张作霖又致电在天津的张学良，让他专门去请郭松龄。正是这次会面，郭松龄向张学良透露了自己准备反奉的计划。郭松龄知道张作霖电召他北上，是要催促他尽快去进攻孙传芳，但郭松龄表示“东北的事叫老杨这帮人弄坏了，安徽、江苏之败，断送了三个师的兵力。现在老杨又包围老将，给他们去打地盘，这个炮头我不再充当了”，随即便向张学良进言，“要把东北事情办好，只有把老杨这帮留学生赶走，请少帅来当家”。对于郭松龄的提议，张学良当时没有显露任何异常神色，但是已经知道天津不能再待，旋“潜行搭乘北宁路火车东返”。
张学良离开之后，郭松龄便准备提前发动兵变，他派秘书齐世英专门到黎元洪官邸去邀请饶汉祥。饶汉祥是黎元洪的幕僚，黎元洪当总统时，饶汉祥曾出任总统府秘书长，以擅写电文著称。在民初，电报战是很重要的一环，所谓“先声夺人”，奉系军阀在两次直奉战争中都吃过电报战的苦。张作霖方面并没有写电文的高手，郭松龄请出饶汉祥，便是想在电报战上夺得先机，赢个“开门红”。
当初黎元洪当总统时，饶汉祥多次代拟电文，帮黎元洪赢得了不少政治形象分。但这次被郭松龄请出来专门代拟电文，饶汉祥似乎是太想表现一下自己，他拟就的电文典故艰涩难懂，大量使用生僻复杂的汉字，而且尽是类似“设使前逢坚壁，后遇奇兵，流马难输，悬车莫渡，毕修之颈，方传赵帐”这种文绉绉的句子，好多人看了半天，只觉得云里雾里，不知所云。直到郭松龄一连发了三次通电，人们才看明白——郭松龄反了。