关于冯玉祥北京事变，史学家们的看法不一，而按照冯氏在其自传中所讲，又未免是一家之言。但可以肯定的是，冯玉祥是与皖系、奉系、国民党的三角同盟达成了共识，然后举兵返京，发动事变，囚禁曹锟。其实冯玉祥反直，既有国恨亦有私仇：当年滦州起义，镇压冯玉祥所部义军的就是曹锟所统领的第三镇，冯氏在自传中说“假若有一天我能风云际会，誓必继续死难同志的遗志”，足见国恨难平；冯玉祥经营西北多年，被吴佩孚调进中原，刚刚夺了河南又被劫去，故而也就对直系失去了信任，可以说是私仇。况且冯玉祥这个人是“有情必偿、有仇必报”的，虽也有私心杂念，却是抱定大是大非的。
到1924年10月间，关于第二次直奉战争的各种谣言开始充斥北京城，其中多是不利于直军的消息。甚至有人传说直军第一军司令彭寿莘业已阵亡，还有的传说某军哗变。11日，吴佩孚终于决定北上亲临战场指挥。晚9时，他由正阳门乘坐讨逆军总司令专车北上，讨逆军总部人员随行，另有外国观战武官和新闻记者100余人随车前往。专车于12日凌晨4时半抵达山海关，依傍长城的城墙停靠，吴佩孚下车之后即率领幕僚及卫兵急赴前线。此时炮声隆隆，硝烟弥漫，直军听闻吴佩孚亲抵前线士气大振，而倒戈的冯玉荣闻讯之后即畏罪自杀，吴佩孚乃调遣第十三混成旅另筑阵地稳住阵脚。
在吴佩孚抵达前线之后，讨逆军总部就设在了吴佩孚的专车上，吴佩孚的直属部队的营帐则设于车站里。吴佩孚抵达前线之后，仍然希望能够通过海军袭击奉军后方，使奉军有所顾忌而无法全力进攻，遂乘坐渤海舰队司令官温树德所率领的旗舰，指挥海军对葫芦岛进行连番炮击，但并没有起到什么效果。于是，吴佩孚只好改变策略，命令后援军总司令张福来率重兵进攻此前丢失的九门口，集中兵力对付奉军的右翼，经过激烈战斗，终于使山海关方面的战事稍稍得到缓解。
吴佩孚想依赖海军，张作霖则想依赖空军。自第一次世界大战以来，空军已经逐渐成为战争中的新兴力量，但当时的中国一来没有自主研发飞机的能力，二来各地军阀购买的飞机在质量和数量上毕竟有限，难以形成强有力的空中打击。张作霖是所有地方军阀中最为重视发展空军的一个，当初张作霖致信曹锟，有“以飞机候起飞”句，可见其对自己的空中力量颇引以为豪。是故战争一起，张作霖便迫不及待地让空军小试牛刀。奉军的飞机以四架、七架的编队，不断对秦皇岛展开轰炸。但是因为秦皇岛海域尚有外国军舰20余艘，奉军的飞机有所顾忌，也没有起到什么效果。
第二次直奉战争，直奉双方宣称投入兵力20万，摆出了不决出生死誓不罢休的架势，其实除了消耗了不少弹药，并没有多少真正的短兵相接。前面也算是讲了不少，细心的人肯定能发现并没有多少枪林弹雨、血肉横飞的篇章，说来说去都是只闻其声不见其人，因为双方除了对着扔炮弹，并没有多少真正的厮杀。直系三军中，第一军的冯玉荣倒戈，顶上来的张福来算是打了场恶仗。第二军的王怀庆战败，顶替他的王承斌和奉系张作霖早已私下联络，所以并没有和奉军交火，至于第三军的冯玉祥部根本没有按照吴佩孚的命令抵达前线。冯玉祥部24日自怀柔出发，每天行军二三十里，28日抵达密云，10月1日才抵达古北口，接着就以筹措给养为名停留下来。奉军不进逼，直军也不硬扛，两边就像是在摆花架子，只见双方刀光闪动，却始终不碰到一块儿。
战事处于胶着状态，吴佩孚只好催促冯玉祥部尽快开赴前线，于是命令参谋长张方严致电冯玉祥部急赴前线。张方严在撰写电文之际，为了加强语气突显战事之紧要，故而在电文的末尾加了一句“大局转危为安赖斯一举”。冯玉祥在怀柔驻足不前，其实就是为了坐观成败：若是吴佩孚亲抵前线击败奉军，他则开赴前线；如果直系陷于被动，他则回师北京发动事变响应奉系。哪知道吴佩孚抵达前线以后，张福来鏖战九门口，战事果然变得扑朔迷离。正在冯玉祥难下判断之际，收到了张方严发来的电报，看到“大局转危为安赖斯一举”一句时，冯玉祥终于断定此时直军在前线作战并不顺利，失败的可能性增大，于是毅然决定“倒戈”，随即致电北京警备司令孙岳，请他将原本驻防大名的部队调往南苑。
19日傍晚，冯玉祥率部退出前线，以后队为前队、前队为后队，扔掉帐篷、炊具等物资，日行200多里回师北京。22日晚12时，冯玉祥部的先头部队鹿钟麟旅便已抵达北京城下，城内的孙岳随即命令守城士兵打开城门，鹿钟麟部不费一枪一弹便进入北京城内。等到23日早晨，冯玉祥部已经全部开进北京，控制了北京城内各交通要道，袖马上戴着写有“不扰民，真爱民，誓死报国”的白布袖章。从睡梦中醒过来的曹锟才发现，总统府已经被重兵围困，冯玉祥身着戎装走到曹锟面前，请他移驾他处。而此时身在前线的吴佩孚尚不知道后方已经发生重大变故，尚不知道他多年的苦心经营就要毁于一旦。
1924年10月24日早晨，吴佩孚一如往常地率领幕僚和下属赶往九门口督战。此时直军士气正盛，而奉军的攻势则受到了阻遏，直奉战争的转机似乎就在眼前。但就在中午时分，吴佩孚的日本顾问冈野增次郎忽然接到多封发自北京和天津的最紧急电报，其中的内容几乎相同，述及的内容都是讨逆军第三路军司令冯玉祥已经退出战场，随即进入北京发动政变，而曹锟业已被其软禁，如今北京情况不明。电报中详细列出了参与事变的直系军人，包括冯玉祥、王承斌、王怀庆、胡景翼、孙岳等，无一不是直系中的重量级人物，于是急忙将电报交给总部政务处处长白坚武。但因为当时直奉两系的捷电满天飞，真假难辨，白坚武认为如此之多的直系将领叛变不大可能。
说到军阀身边的日本顾问，其实也是民初的一大风景。撇去业已垮台的皖系不说，单是直系和奉系两派军阀的部队里，就充斥着大量的日本顾问，在作战的时候，这些顾问之间互有联系，这样日方就可以掌握各地军阀的动态。但是像吴佩孚和张作霖这样的军阀，民族意识极强，对日本人非常排斥。
等到吴佩孚从前线回来，白坚武和冈野增次郎就把发自北京的电报交给吴佩孚过目。显然，早就对直系将领失去信任的吴佩孚已预料到了这件事的发生。当初吴佩孚在四照堂不急于上前线，就是担心已经离心离德的直系将领在后院放火，他刚一抵达前线，冯玉祥等人便回师北京，事情完全没有逃出他的预料。只是吴佩孚这个人，骨子里是个实实在在的旧时代军人作风，他与曹锟虽然面上不和，但他在心里却始终敬重和服从曹锟。当初曹锟催促吴佩孚亲临前线，吴佩孚或许已经预料到自己一离开北京，就不能保证后方的安稳，但当时情势所迫，一来再推托下去会引发曹锟的不满和猜忌，二来前线战事吃紧使他不得不动身。
但在此时，事情几乎都是向着不利于吴佩孚的方向发展，先是日本天津驻屯军司令官吉冈显作发出声明，表示不允许直军再次使用秦皇岛码头，秦皇岛码头是直军唯一可以撤退的水路枢纽，日方此时已经准备更换主顾了。同时，奉军张宗昌所部日本人永骑兵少佐率领先头部队黑龙江骑兵大队南下滦河流域，切断了直军的后路。吴佩孚压下冈野增次郎交给他的电报，要求所有人不得将北京事变泄露出去，以免动摇军心。25日，吴佩孚率领高级参谋人员赴九门口前线督战，于午后召开紧急军事会议，直军所有高级将领均到会，吴佩孚在会上宣布了北京事变及总退却的命令。
是日下午6时，3000名士兵先期运离，8时，总司令部列车驶离秦皇岛。在吴佩孚携总部撤退之前，他在前线布置了三道防御线，秦皇岛一线由张福来负责，昌黎一线由彭寿莘负责，滦州一线由靳云鹗负责。总部专车于26日上午11时抵达天津，抵达天津之后，吴佩孚即着手积极布防，并希望以天津为据点，趁奉军未南下之际攻入北京，击退冯玉祥部，重新控制北京。但是让吴佩孚始料未及的是，他在北方精心布置下的三条防线，很快就在奉军的攻击下土崩瓦解。
就在直军总部南下的同时，奉军对直军展开了铺天盖地的心理战，用大批飞机在直军阵地投放传单。传单上除了写明北京事变的消息，还将冯玉祥、王承斌、孙岳、胡景翼的通电全文登出，末尾则是奉军劝降的文字，宣称直军的归途已断、主帅已逃，除了投降已经别无生路。直军一时人心惶惶，哪里还有什么战意可言？26日，奉军张宗昌率部突破直军董政国所率的第九师、第二十师，攻入冷口。27日又攻入建昌营，和倒戈的直军胡景翼部取得联系，于滦州追击董政国，并于当日占领滦州，切断了山海关和天津之间的交通，迫使张福来部败退。另外，投靠奉系的皖军将领吴光新率部占据海阳，炮击秦皇岛。张学良又自长城的低矮处冲过直军的防御线，使得直军陷入奉军的围困之中。
到30日，奉军三路攻占秦皇岛、山海关，穷途末路的2万余直军缴械投降，而一部分直军则乘坐轮船南下塘沽。31日，山海关到唐山一带的直军已经无法抵挡奉军的全面进攻。皖系将领吴光新一马当先，率领所部骑兵自古冶攻入芦台，全速杀向塘沽，与北京方面的冯玉祥、胡景翼部相呼应，使直军完全陷入奉军的包围之中。此时第二次直奉战争其实已经接近尾声，直系当国的时期如昙花一现。
第二次直奉战争更像是新旧战争模式之间的一次交接，虽然奉系所采用的新式战争手法也只是半吊子水准，但足够打退故步自封的直系。吴佩孚确实是个将才，虽然湖南作战时大多是因为南军退却捡了便宜，但他在战略上确实有名将的风范。但吴佩孚的作战手法，秉承了自冯国璋以来的一贯风格，虽然用的是新式武器，使用的却是古代的打仗手法，所以新式武器并没有发挥多少功效。奉系方面论单兵作战能力，自是没有办法和直军相比，但是奉军却充分使用了手里的新式武器，尤其是对空军和迫击炮的使用，对直军的杀伤力极大。
其次，也是最为关键的原因之一，就是直军将领的离心离德。在第二次直奉战争之前，直军素来是以忠诚可靠闻名，“长江三督”之于冯国璋、吴佩孚之于曹锟，不管老上级是不是还有实权，起码的尊重是有的。但是这种现象，只是在直系处于皖系、奉系羽翼下的情况，随着皖系、奉系兵败，吴佩孚逐渐成长为新的直系巨头，这种平衡也被打破。更为重要的是，在没有完成“武力统一”之前，吴佩孚先后对直系的王占元、陈光远、冯玉祥下手，将他们的地盘纳为己有，导致直系军阀人人自危，才会形成“反吴联盟”，从而集体倒向奉系和皖系。由此可以看出吴佩孚的政治头脑之简单。
直军败退的时候，京津方面的很多军政界元老纷纷奔走呼吁和平。前国务总理张绍曾在此时最为活跃，因为他既是吴佩孚的儿女亲家，又对冯玉祥旧有恩惠，所以他在两边算是都可以说上话，但他奔走多日，事情却毫无进展。1924年10月31日，北洋派元老王士珍和直隶道尹吴履观走访日本驻天津总领事吉田茂，吉田茂则主张让吴佩孚请段祺瑞出来，“以实力支持，解救目前局势”。
吴佩孚与皖系之间恩怨笃深，而且他素来不擅长使用手腕，要他效仿那些老政客去低三下四地请段祺瑞，是根本不可能的。民国期间最以“洁身自好”自命的三个人，莫过于段祺瑞、吴佩孚和冯玉祥，可偏偏这三个人却水火不相容。到11月2日，吴佩孚在天津也很难立足了。此时胡景翼的先头部队已经攻入杨村，直军不战而退，滦州方面的直军在撤退中溃散。另一方面，奉军张宗昌部则攻入唐山，直军在天津外围的阵地旋即沦陷。日本驻天津总领事吉田茂随即密电吴佩孚的日本顾问冈野增次郎，要他带吴佩孚进入日本租界，以此保全吴佩孚的性命。
杨村被攻破之后，冯玉祥部由北仓逼近天津。于是，吴佩孚的幕僚就趁他打瞌睡的时候，把火车开回老站。火车行进惊醒了吴佩孚，吴氏痛斥其幕僚，并表示自己决不入租界。前面就已经提到过，吴佩孚对自己要求很严格，这一点和他的宿敌段祺瑞极像。但段氏在安福系垮台时亦不得已逃入租界，便颇为吴佩孚所不齿。是故吴氏断然拒绝逃入租界，声称“宁为玉碎，不为瓦全”。但此时冯玉祥部已经逼近军粮城，吴佩孚想要自陆路找到生机已经是不可能的事情了。吴佩孚身边的海军部军需司司长刘永谦遂在此时劝吴氏“乘桴浮海”，原来渤海舰队司令温树德早与奉系有私下来往，故而在紧要关头调走了舰队，刘永谦则和华甲运输舰舰长关系笃深，乃密留华甲运输舰以备紧要关头之用。
吴佩孚此时已经是走投无路，只好“收拾残兵，浮海南下”。此时胡景翼部的先头部队已经逼近天津，吴佩孚及其幕僚乃收拾残兵于晚11时乘坐专车驶出天津站，开赴塘沽，于3日凌晨5时抵达。华甲运输舰有5000余吨，原本是德国军舰，因为体积过大无法靠岸，吴佩孚等人于是搭乘小船由大沽港登舰。待吴佩孚等人登上华甲运输舰之后，又有大量残兵登舰，于是，吴佩孚等人就转至舰尾餐厅内。
待歇息下来，吴佩孚审视左右，只剩余文武幕僚20余人。此时众人便聚在餐厅里商讨今后的去向，吴佩孚的首要幕僚张其锽草拟了五条意见：一、取消“武力统一”政策。二、改变御下态度，宽容政客要人。三、放弃洛阳，另择新根据地。四、起用新的人才。五、筹款。张其锽是广西桂林人，字子武，中年自号“无竟居士”，据说此人博古通今，尤擅长奇门遁甲之术，幼年家贫苦读，光绪三十年中进士，由县长转任湖南巡防队统领，与湖南军阀谭延闿交好，吴佩孚南征时与之相识，引为至交。后成为吴佩孚的首席幕僚，吴佩孚对张其锽尤为尊敬，以“省长”尊称而从不直呼其名。