西北军其实并不是自西北发展起来的部队，冯玉祥属于直系，按理说直隶才是他们的大本营。但是民初以来，他们待得最久的却是西北，虽说在四川、湖南也待了几年，但西北军到底不习惯在南方生活，相比较在南方吃米粉的日子，他们更喜欢在西北吃臊子面。北京对他们来说，就如一块鸡肋，“食之无味，弃之可惜”，张之江去意已决，而鹿钟麟却流连忘返，结果遭到直奉联军的重创。但是，西北军在京畿之地搅局，却让直奉联军无暇分身，吴佩孚更是不得不留在京畿亲自指挥南口之战，从而间接帮助南方的北伐军在湘鄂抢得先机，也算是为北伐立下一功。
吴佩孚在保定设立总指挥部，直接指挥南口和大同两方面的军事行动，随即派王为蔚担任中路，出涞源，田维勤任右翼攻怀来，魏益三任左翼攻蔚县。西北军方面也进行改编，以张之江任总司令，下设七军：第一军鹿钟麟、第二军宋哲元、第三军李鸣钟、第四军郑金声、第五军门致中、第六军石友三、第七军刘郁芬。阎锡山则在山西作战，自任总司令，以中路商震由得胜口攻丰镇，东路张培梅由天镇攻柴沟堡，西路孔繁蔚由右玉攻绥远。西北军遂以全力进攻山西，并于1926年6月27日攻占大同。晋军右翼商震部退怀仁，左翼孔繁蔚部退英家窑，鹿钟麟、李鸣钟、韩复榘由得胜口、镇川、蔚县分三路进攻雁门关。
7月3日，吴佩孚在保定分编四军，自任第一军总司令，直接节制田维勤、王为蔚等部，以彭寿莘为第二军司令、阎治堂为第三军司令、齐燮元为第四军司令。直军随即驰援山西，这一路进攻得还算顺利，王为蔚部抵蔚县与方振武部接触，进袭狼牙口，入雁门关，魏益三部抵广灵。但是在南口方面，战事就不太顺利了，田维勤久攻无果，而且不断发出假的捷电扩大战果，不仅让吴佩孚感到颜面无光，更是惹得中外耻笑。吴佩孚不得不将进攻南口的主力让给奉军，与西北军在南口的激战可以说让吴佩孚丢尽了颜面，却让奉军再添自信。
吴佩孚在南口遇挫，在湖南亦到处碰壁，赵恒惕回到湖南以后，吴氏原本属意赵恒惕管理湖南事务，并派出代表到武汉面谒赵恒惕。赵恒惕的态度始终不明确，吴佩孚又派出符定一回武汉与赵恒惕商讨湖南局势，同时致电湖北督军陈嘉谟，令其转达援湘各司令，令行禁止要听从赵恒惕的指挥。
单以兵力而言，北伐军的兵力算不上多么雄厚，革命军10万人，包括海军舰队一队、空军飞机一队。这样的兵力和任何一个北洋军阀相比，都差得太远，但北伐军在战略和战术上却要优于北洋军阀。在战略上，北伐军选择对吴佩孚、孙传芳和张作霖这三大军阀实施各个击破，首先选定吴佩孚为第一目标，并且提出“打倒吴佩孚、联络孙传芳、不理张作霖”，大打政治战。而在战术上，北伐军虽然数量占劣势，质量却占优势，经过黄埔军校的培养和讨伐陈炯明的历练，已经拥有大量军事能力非常过硬的将士，与长期一手烟枪、一手步枪的北洋军阀相比，单兵作战能力就要强出很多。
当时吴佩孚自恃手握湘鄂数十万雄兵，其中包括湘鄂边防督办李济臣所属驻守汨罗江北岸平江、通城、岳阳、澧县及鄂西的兵力三万余人，陈嘉谟所部鄂军三万余人，叶开鑫所部湘军两万余人，还有谢文炳、唐福山、马济、沈鸿英等部十余万人。不过，吴佩孚方面虽然人多势众，但并无多少作战能力，其中，唐福山所部战斗力极弱，而谢文炳、沈鸿英等部也都是残兵败将，叶开鑫被唐生智和北伐军打得溃不成军，李济臣和陈嘉谟部也是拼凑成军。再者吴佩孚这些部队，都是靠银元和烟土堆积起来的，军纪比其他北洋军阀强些，但平日也是作威作福惯了，大多数都没有经受过正规的军事训练，临阵对敌的时候甚至有的连枪都不会用。
果然，吴佩孚方面的湘鄂联军在湖南被唐生智和北伐军打得抱头鼠窜。7月中下旬，北伐军很快就攻入长沙、株洲，并控制了湖南大部分地区，随时准备挺进武汉。南方的革命火势燎原，而吴佩孚则被西北军牵制在京畿无暇南顾。既然已经将南口以及怀来的主力进攻交给奉军，吴佩孚就着手进攻大同方面的西北军，大同方面的西北军则不得不向西退却。到8月15日，终于从西北军的围攻中喘口气的阎锡山命令晋军从浑源、偏关、天镇三路向西北军发动猛攻，以切断西北军的归路。同时，为配合晋军，奉军出兵进攻沽源。
但这一天对吴佩孚来说，却不尽是好消息。在湖南，北伐军总司令蒋介石移驻长沙，着手部署对武汉的进攻，决定兵分三路进攻湖北，以中央军进攻武汉、武胜关，右翼军进攻南昌、九江，左翼军则进攻荆州、沙市和襄阳。北伐军随即在汨罗江与吴佩孚部直军展开激战，突破汨罗江防线后继而攻占通城、岳州、五里牌、羊楼司等，溃不成军的直军纷纷退入湖北，向赵李桥集中。湖北督军陈嘉谟闻讯之后，亲自率领第十三混成旅及二十五师改编的一团赴汀泗桥增援。
1926年8月16日，吴佩孚致电平凉的张兆钾、希会甘军，希望他们能集中兵力于皋兰，将西北军逐出甘肃。同时，又请马福祥致电西北的马鸿逵、马麒、马步青等出兵宁夏，以阻挡西北军向西撤退。其时直奉联军仍然对西北军有所忌惮，因此不愿意“放虎归山”，任由其退回到绥远和甘肃去。8月下旬，西北军退到平地泉、包头，而晋军和直奉联军则接连占据宣化、张家口、大同、丰镇。
西北军连遭重创，张之江随即领衔诸将联名致电身在莫斯科的冯玉祥，“冯将军接电如面。时下国内形势紧迫，请将军务必于近日急驰归国”。冯玉祥获电之后，知道西北军危在旦夕，于是偕同苏联顾问乌斯马诺夫和刘志坚以及部属李兴中、任佑民、何其芳、赵亦云、李连海，还有翻译、随行人员等自莫斯科出发，途中遇于右任，遂一道出乌不浪口直奔五原县。此时西北军气息奄奄，21日，吴佩孚在保定接到李倬章等急电请其尽快南下，于是命令齐燮元代总司令留长辛店，即亲率陈德麟、刘玉春所部南下。
23日，吴佩孚自保定乘坐专车南下，于24日途经郾城，即召开防务会议，于当日抵达郑州。吴佩孚一行在25日抵达汉口大智门车站，等吴氏下车之际，才知道局势已经到了非常危险的地步，此时前方传来的都是吃了败仗的消息，更是让吴佩孚大为光火。此时武汉的形势已经非常紧张，租界里到处都堆满了沙包，汽车、马车等都装满了各种货物涌入租界，武汉到处都人心惶惶。吴佩孚急忙召开军事会议，并在会上怒斥各路将领，严令李倬章等收集岳州、平江败退各军坚守汀泗桥要隘，随即宣布刘玉春为联军第八军总司令。
会议结束以后，吴佩孚就带着刘玉春和陈嘉谟前往咸宁，而此时蒋介石亦率领北伐军抵达岳州，吴佩孚部与北伐军随即在汀泗桥展开激战。而就在当日，北伐军第四军代理军长陈可钰命令所部进攻汀泗桥，吴佩孚抵达前线之后，即命令营务执法总司令赵荣华组织大刀督战队分别把守各要口，凡是退缩的官兵都就地正法，是日光是退缩的团长及营长就有九人被杀，而逃兵被杀的更是不计其数，从而逼迫直军不得不誓死抵抗。于是，北伐军接连遭遇直军的奋力抵抗，第十二师第三十五团在铁路桥头遭直军火力封锁，第三十六团亦在汀泗桥东南高地遭到直军扫射无法前进，第十师的第二十九团、第三十团分别在第三十六团的左右两翼展开，与直军激战到深夜，随后第三十六团又借着夜色偷袭，但始终都没有取得突破。
除了大刀督战队，吴佩孚又组织了机枪督战队，使得北伐军不得不陷入苦战。吴佩孚的这种方法，实在是一种泯灭人性的战术，虽然在开局阶段取得了明显的效果，但随着战争的深入，这样反而促使很多部队不得不选择哗变。在北洋军中以善战而闻名的吴佩孚，面对真刀真枪的战争尚且只有这种蠢办法，就可想而知其他北洋军阀的作战能力，以前靠银元和地盘混饭吃的年月到头了，随着北伐军出现，中国近代史进入了真正的战争年代。在新旧两代军人的对话中，旧军人的代表吴佩孚显得局促而迷茫，以至于使用了这样很难称得上是战术的战术。
但让吴佩孚始料不及的是，他的这套战术居然没有让北伐军感到胆寒，革命军一浪一浪地涌向直军的阵地。此时的吴佩孚更加慌乱，这是一支他从未见识过的革命军，和之前的那些革命军完全不同，于是，他急忙赶回鲇鱼套，急令海军集中待命迅速驰援武昌。而北伐军第十二师师长张发奎决定派出叶挺独立团和炮兵营向汀泗桥东北方向的古塘角迂回，自右侧包围直军。
27日凌晨，叶挺独立团自小路隐蔽接近古塘角，配合正面部队协同作战。遭到夹击的直军随即全线崩溃，2400余人被俘，残部则向北逃遁，第四军趁机占领汀泗桥，叶挺独立团则趁机疾进，于午时攻取咸宁。海军逡巡不前，前线北军则纷纷溃败，吴佩孚的爱将刘玉春亦从前线败下，吴佩孚遂任命高汝桐为汉阳防守司令、刘玉春为武昌城防司令，并再度起用靳云鹗，任命其为武昌、汉阳、夏口警备总司令，准备固守武汉。就在同日，国民党中央党部宣布欢迎西北军加入国民党，原来，冯玉祥自莫斯科出发之际，就电命徐谦偕同西北军代表李鸣钟、刘骥赴广东会晤国民党政要，由徐谦介绍加入国民党。
在攻取汀泗桥、控制咸宁之后，北伐军便沿着铁路接近武昌城郊，向汉阳挺进。此时的武昌城内有直军刘玉春的第八师，吴俊卿的第三师和鄂军第二师的一个营，第二十五师的一个团，第一旅部分将士；负责守卫汉阳、汉口的是高汝桐的第十四师，在武汉上游屯口和金口一带驻扎着叶开鑫的湘军残部及娄云鹤旅的一部，黄州一带则驻有马济的武卫军及任应岐的豫军第十师。襄河方面自蔡甸至沙洋一带有刘佐龙的鄂军第二师和阎日仁的豫军第二师。除此以外，王献臣的河南游击队，张占鳌的第十三混成旅亦在汉口附近集结，自北方调来的毅军约四个旅，在广水、花园一带集结备战。
1926年8月29日，由莫斯科回国的冯玉祥抵达乌兰巴托，而此时湖北的北伐军已逼近贺胜桥。吴佩孚于是将湖北暂编第四师、第八师以及在汀泗桥战败的残部共两万余人，在贺胜桥及其以南的杨林塘、桃林铺、王本立地区梯次设防。北伐军第四军、第七军遂对贺胜桥发起进攻，第七军第八旅很快在袁家铺附近击退直军的进攻，向王本立地区前进。吴佩孚急忙指挥直军务必在沿途组织反抗，使得北伐军第七军第八旅被迫后退。而第四军第十二师则在杨林塘附近与直军连番激战，随后形成对峙局面。北伐军来势汹汹，吴佩孚再次使用大刀督战队和机枪督战队在后，意图故技重演以对抗北伐军。
30日拂晓，第四军和第七军对直军阵地再次展开猛烈进攻，叶挺独立团则率先从杨林塘突入直军主阵地，向桃林铺方向发起进攻。直军发现叶挺独立团孤军深入，遂遣一部自侧翼反击，准备对叶挺独立团进行“围剿”，好在第十师第二十八团和第十二师第三十六团适时驰援，协同作战击退直军，并突破直军桃林铺防线，进攻贺胜桥。第七军在攻占王本立地区之后，随即向贺胜桥东侧的南桥进攻，从而使直军陷入重围。直军战事不利，但吴佩孚仍想负隅顽抗，严令直军不得后撤。吴佩孚本想让直军破釜沉舟从而得到绝处逢生的契机，但他的大刀督战队和机枪督战队不将枪口对准北伐军，反而是对准他自己的将士，最终激起哗变。3500余名直军被俘，还有很多直军调转枪口进攻吴氏的督战队，射击吴氏司令部所在的火车，打死了一个副官和两个卫兵。
直军兵败如山倒，吴佩孚也就撤去了督战队，下令设立水陆溃兵收容所，在蛇山和龟山架设大炮用以防守。吴佩孚在湖北被北伐军打得苦不堪言，多次致电孙传芳要求协力阻击北伐军，吴氏当时的计划是，吴佩孚部兵分两路，一路沿着湘鄂线进攻，一路则派海军由洞庭湖进入岳州，而孙传芳部则由铜鼓、修水进攻浏阳、平江，对北伐军形成夹击。彼时孙传芳接到吴佩孚的电报之后，很快就复电表态“谨如尊命办理”。吴佩孚于是安排所部按照计划进军，和孙传芳部夹击北伐军，但是等到吴佩孚抵达武汉，却发现所部被北伐军打得败退，而孙传芳则杳无音信。
到北伐军攻克长沙、逼近武汉，吴佩孚苦于应对，孙传芳则依然持观望态度。自曹锟垮台之后，吴佩孚、孙传芳和冯玉祥便成为直系中的三大力量，直奉联手击败冯玉祥后，吴佩孚和孙传芳便成为直系的两大巨头。孙传芳此时以五省联军总司令的身份手握江苏、浙江、福建、安徽、江西五省，他不想分兵帮助吴佩孚，乃是准备坐收渔翁之利，从而成为直系一家独大的魁首。当时北伐军的首要目标是吴佩孚，次要目标即是孙传芳，当吴佩孚在两湖难以维持之际，北伐军的另一路部队即向江西进军。孙传芳自恃以逸待劳，既想击退来犯江西的北伐军，又想进攻湘鄂，将苦战多日的北伐军和吴佩孚部一举剿灭。
于是，孙传芳亲率大军驰援江西，并将江西总司令邓如琢所部分为六路：第一路唐福山、张凤岐两部集中萍乡、宜春进攻株洲、醴陵；第二路蒋镇臣部集中永新、莲花进攻荣陵、攸县；第三路谢文炳、陈修爵两部，谢文炳部集中万载，陈修爵部集中宁冈；第四路刘宝题部集中宜春、抚州一带为总预备队；第五路杨如轩、杨池生部集中新城、大庾（今江西大余），进攻南雄；第六路赖世璜部偕同闽军进攻东江。随后，孙传芳便颁布援赣计划，任命皖军第三混成旅王普部为第一军、苏军郑俊彦部为第二军、谢鸿勋部为第三军、浙军周凤岐部为第四军、皖军刘凤图部为第五军，以浙江总司令卢香亭为援赣军总司令。就在孙传芳驰援江西，并窥伺两湖的同时，靳云鹗亦自鸡公山抵达武汉，但此时直系在两湖兵败已是必然，靳云鹗想要力挽狂澜可以说比登天还难。