在民国时期，军阀间的征战很正常，因为西南系一直都偏安一隅，民初的几场大战其实都是北洋系的内耗。北洋系的几位风云人物，算上早期的“北洋三杰”，几乎彼此之间都是互有胜负，唯一一位跟北洋系内部袍泽交手未有败绩的就是孙传芳。当然，说来说去，孙传芳也就是收拾了卢永祥、杨宇霆、姜登选和张宗昌，真正的“大咖”都没有来得及交手，北伐军就气势汹汹地开过来了。论与北伐军的交手，孙传芳不是最能打的，但却是最爱打的，可以说是北洋系最为狂热的好战分子之一。
自孙传芳部抢渡长江以来，到1927年8月29日夜，孙传芳部已经完成渡江的各部纷纷聚集到龙潭，有第二师、第四师、第七师、第八师、第九师、第十师、第十一师、第十三师、第十四师等九个师及第十五混成旅、第二十七混成旅、第二十九混成旅及第一补充旅五万余人，分别据守龙潭以西的黄龙山，南面的青龙山、虎头山，东面的大石山、雷鼓山各险要之处。孙传芳则亲自坐镇龙潭水泥公司督师，并且准备分出一部分兵力向东南两面发展，以主力进逼南京。
当夜，白崇禧以电话通知刘峙，已电请南京方面的第一军部队和第七军部队开拔反攻龙潭，第七军副军长夏威率领第七军和第十九军亦自栖霞山进攻。同时，何应钦在东流镇部署反攻，以卫立煌为前敌总指挥，左纵队由陈诚指挥，右纵队由徐庭瑶指挥，预备队由楼景城负责。
30日凌晨，第一军先头部队第二师率先抵达龙潭，正准备对龙潭展开反攻之际，孙传芳部忽然发动全线总攻，还未来得及投入进攻的第一军第二师被迫选择防守。北伐军的情势愈加危急，刘峙遂亲赴前线指挥部署，所幸适逢桂永清率领独立第五十八团赶来增援，北伐军才得以稳住防线。到早晨7时，北伐军第一军和第七军终于得以发动攻势，孙传芳部虽然竭力反扑，但北伐军方面已经能互通有无，逐渐自东、西、南三面形成包围圈。
孙传芳部此时尚占据黄龙山、青龙山、虎头山、七星观一带，得以居高临下进攻北伐军，加上山势陡峭，北伐军进攻起来变得格外艰难。白崇禧和何应钦不断电命前方官兵奋力向前，而孙传芳则严令所部将士寸土必争，双方在龙潭周围展开激战。关于这场激战，其实并不存在什么斗智斗勇，以白崇禧的话说，“龙潭之役，实在没有什么了不起的战略、战术，只要尽量抽调后方之兵使之开赴前线拼命，全是打硬仗，所凭借的只是士气而已”。所以，北伐军之所以能够拿下龙潭，靠的是士气；而孙传芳之所以丢掉龙潭，原因也是士气。
世界上有各种战争，最残酷的莫过于攻坚战，你守我攻，到最后考验的就是部队的士气。比较北伐军和孙传芳部队的士气，无疑是北伐军占有绝对优势。自沿海一隅，发兵北上，攻克两湖让“最强者”吴佩孚仓皇北逃，横扫东南打得孙传芳入京搬兵，那些曾风云一时的军阀纷纷授首。而孙传芳呢？所部都是拼凑起来的部队，而且阵中还有之前刚刚战败的将领，对北伐军本来就颇多忌惮，再加上操练不多，战斗素养比北伐军更是差了许多。所以占据险要“深得瞰制之利”的时候，固然能够做到寸土必争，但等到北伐军冲上来白刃相交、短兵相接，他们便没有了脾气。
北伐军前仆后继地浴血奋战，逐一攻克青龙山、虎头山、七星观，孙传芳部便被自高处驱赶下来，而将有利位置让给北伐军。形势一转换，孙传芳部便陷入被动，一旦陷入被动，孙传芳的部队可没有北伐军那么骁勇无畏。子弹从上面飞下来，他们只顾着抱头逃匿，谁还会为了几个银洋把自己的性命赔上？北伐军退起来，是退出一个阵地扼守另一个阵地，这个阵地也丢了就退到后面的阵地去。而孙传芳的部队退起来，就是一泻千里，从龙潭一直退到了长江北岸。所谓“兵败如山倒”，孙传芳的部队撤退起来，比山倒还猛，花费了三五天又是主攻又是佯攻才占据的龙潭，转眼之间就落回到北伐军的手里。
但这一次孙传芳不想轻易放弃，这个时候，孙传芳肯定明白，如果龙潭战败，他将难有东山再起的机会。31日早晨5时，北伐军正在部署对孙传芳部的追击计划，孙传芳部忽然对龙潭发动猛攻，尤其以水泥公司和龙潭车站的战事最为胶着。但此时何应钦和白崇禧已经在龙潭会师，随即亲临战场督师，以第一军进行迎击，以第七军的一部自龙潭沿铁道向侵入水泥公司的孙传芳部侧面压迫。战至8时，孙传芳部的反攻便宣布失败，所部纷纷向方家坝、袁家巷、花家荡、常天寺、小洲田、西老圩、舟子桥一带溃退。北伐军遂以两翼进行追击，并以顾祝同的第三师为总预备队。
到下午2时，当日参与反攻的孙传芳部除一部分逃回江北外，余部全部被北伐军歼灭。至此，龙潭之战宣布结束，孙传芳部被俘官兵三万余人，师旅长以上高级军官数十人，缴获枪械四万余支，伤亡则难以计量。而北伐军方面伤亡亦达到八千余人，是北伐以来最高的伤亡数字。但是因为俘虏的孙传芳部官兵太多，而负责押送的北伐军官兵则有限，据说每一千名俘虏只配备数名士兵，既没有火车运送，也没有给养，于是很多俘虏就趁乱逃跑，这门功课到底没有白练。
在龙潭之战结束之后，孙传芳部仓皇逃窜，其主力由六合、天长一带经扬州沿运河溃逃，一部分则向金浦线乌衣、滁州溃退，孙传芳本人则化装为士兵，乘坐小轮船抵达扬州。抵达扬州之后，孙传芳就命令第十四师师长刘士林沿江收容溃军，而以第四师、第七师、第八师及第十五混成旅等驻守扬州、高邮一带，自己则率领第十师师长郑俊彦等五六千人，经淮阴、泗阳、宿迁，向徐州溃退。至此，直系军阀最后的遮羞布也给撕掉了，所有的荣耀都化为灰烬，剩下的只是低沉的片尾曲。
北伐军方面则兵分三路追击孙传芳部：以何耀祖的第四十军为中央军，以柏文蔚的第三十三军为左翼军，以杨杰的第十八军为右翼军。但是，因为长江北岸的孙传芳部防线广布，加上北伐军缺乏渡江材料，所以拖到6日以后才得以渡江。但此时的孙传芳部早已没有战意，北伐军在凑足渡江材料之后便开始渡江，而孙传芳部也只是草草抵抗一番，便开始溃退。7日，北伐军占领泰州、扬州、仙女庙一带，随后又长驱直入，接连攻克高邮、宝应各城，两日之内，便大破孙传芳在长江北岸布下的防线。
就在长江流域的战事逐渐对北伐军有利的时候，北方的西北军内部却出现了问题。9月间，靳云鹗和冯玉祥反目，冯玉祥于是免去了靳云鹗第二方面军总指挥的职务，给出的理由是“违抗命令，贻误戎机，蓄谋反动，逆迹昭彰，若再曲予包容，必将贻祸党国”。冯玉祥免去靳云鹗的职务，而以靳云鹗的手下马吉第和秦德纯来替补。靳云鹗于是在7日发出电报向冯玉祥赔不是，以“我公”称呼冯氏，并表示自己“仍本初衷，不为已甚”，唐生智同时也致电冯玉祥为靳云鹗辩解。但此时冯玉祥已经决心整肃靳云鹗，于是以孙良诚部发动进攻，于11日进占郾城，靳云鹗只好退至上蔡、项城，随后率领少数卫士逃到皖北，在孙良诚的追击下被迫逃至上海。
此时北伐军仍然在加紧追击孙传芳部，中央军由采石矶渡江后，接连攻克浦口、滁州，但是因为左翼军进展迟缓，只好在张八岭附近与孙传芳部对抗。左翼军这一面所遇到的孙传芳部的抵抗最为凶猛，加上其中第十军、第十一军新近换帅，给养又无法保证，所以在合肥完成集结之后，行动始终都迟滞不前。这样，实际上对孙传芳部进行追击的只有右翼军，右翼军先后在淮安、淮阴一带大破孙传芳部所率的梁鸿恩部和陆殿臣部，俘获三千余人，攻克淮阴，随后又接连进占阜宁、涟水、众兴、泗阳。因为中央军和左翼军没有及时跟进，右翼军不敢孤军冒进，所以在进占泗阳后便停了下来。
10月，直系军阀褚玉璞率领直奉联军十万余人越过杨集进攻冯玉祥，冯玉祥则兵分三路迎敌：第一路由鹿钟麟指挥庞炳勋的第二十军、杨虎臣的第十军、吕秀文的第二十一军及王鸿恩师、萧之楚师、王钰棻师、常好仁师，共五万余人，由马牧集经砀山向徐州进攻；第二路由刘镇华指挥所部第八方面军八万余人由考城向济宁进攻；第三路由孙连仲指挥所部第十四军及梁寿恺部、秦德纯部、韩德元部第二十三军，共四万余人，由大名向德州进攻。并以第六军韩复榘部、第三军孙良诚部、第五军石友三部、第四军马鸿逵部及郑大章的骑兵共九万余人为总预备队，集结开封、郑州附近。
人马调派齐备，但第二路军刘镇华部却迟迟没有进展。而受到影响的孙连仲部也不敢孤军远出，只有鹿钟麟部在马牧集以东沿陇海线两侧与褚玉璞部交战，终因寡不敌众败退。冯玉祥结合各方情况，认定褚玉璞部的主力集结于黄河南岸，遂放弃兰封，采取诱敌深入的策略，在杜良集至杞县构筑阵地，一举击溃褚玉璞部，随即反攻收复兰封、柳河、李坝集、内黄、考城，此后二度退回兰封。褚玉璞眼见冯玉祥在大胜之际忽然撤兵，便揣测冯氏后方出现了问题，于是集结新锐部队十余万人分三路进攻。此时，津浦线方面的何应钦部已攻克蚌埠、固镇，与陇海线遥相呼应，冯玉祥乃转守为攻。
11月24日，西北军开始大举反攻。中路韩复榘在柳河、李坝集、柳河集与褚玉璞部大战，直抵砀山附近。左路的孙良诚部则在三天之内歼灭褚玉璞部两万余人，击毙军长潘鸿钧，俘虏旅长以上四人，缴获枪械一万多支，接连攻克单县、菏泽、曹县。右路军鹿钟麟部虽然一度被褚玉璞部的张敬尧、袁家骥等部接连挫败，但很快调整部署，自杞县攻入蓼堤岭、马头集后，又接连攻克厢铺、睢县、归德、虞城。恰在此时，津浦线附近的北伐军在蚌埠附近击溃孙传芳部，进占蚌埠、固镇后向北推进。
为了和津浦线附近的北伐军合兵一处，会攻徐州，冯玉祥决定继续东进。1927年12月2日，韩复榘部攻占黄口，郑大章的骑兵突自右翼绕出，进占徐州城西卧牛山，韩复榘部第六军又在3日占领陇海线徐州车站，并截断津浦线，围住了徐州。但西北军毕竟经过长途征战，随着北洋军援兵赶到即力战不支，冯玉祥于是将所部后撤到李庄、黄口以待北伐军。9日，北伐军何应钦部抵达曹村，遂致电冯玉祥约定会攻徐州。冯玉祥乃先击破褚玉璞派来追击西北军的三万余人，随即率主力东进。13日，北洋军忽然先行对何应钦部发动反攻，幸好被何应钦发觉提前出击，随即击败来犯的北洋军，进占徐州附近各处山地，与冯玉祥部合力攻占徐州。
孙传芳、张宗昌等自徐州城破之前逃出，便向北逃去，逃回山东境内。此时东南局势已经稳定，北伐军出兵山东势在必行。张作霖于是布置奉军主力在京汉线对抗冯玉祥，布置张宗昌部在津浦线、孙传芳部在鲁西共同对抗北伐军。为了声援张宗昌部，孙传芳率部自济宁向金乡、鱼台一带挺进，遂与北伐军何耀祖部、夏斗寅部、张克瑶部相遇。经过两天一夜的激战，孙传芳击败何耀祖等部，进占金乡、鱼台、丰县等地。此时，孙传芳获悉冯玉祥部逼近济宁，乃率部回师济宁，与西北军孙良诚部、方振武部、吉鸿昌部、石友三部激战七八日，彼此互有胜负。恰在此时传来消息，张宗昌在津浦线失利已溃退济南。
孙传芳担心后路被截断，急忙率兵回撤济南，北伐军遂整顿兵马追击。张宗昌退守泰安准备死守，而孙传芳则退守肥城，以三个师配备于城外刀山谷、凤凰庄一带，构筑坚固工事和张宗昌部联系，其余两师则归马宝珩指挥，将主力驻守于万德、界首。到1928年5月1日，孙传芳自知济南已经陷于孤立，于是率部退向德州，6日，北伐军进占晏城镇，随后又进占禹城、恩县，于13日攻克德州，孙传芳又退守庆云、盐山。此时蒋介石、冯玉祥已经与阎锡山联手，张作霖遂决定据守北京、天津及方顺桥附近一带，并与津浦线的张宗昌部和孙传芳部连成一气，以孙传芳的主力部队驻守任丘、河间一带。
但是在经过济宁拉锯战之后，孙传芳部的官兵已经彻底失去了斗志，尤其是不断北撤，军心涣散。6月间北伐军第二集团军趁机占领河间、苏宁、高阳，孙传芳部纷纷向霸县、宝坻、固安、永清、胜芳一带退却。短短一个月的时间里，孙传芳的部队就由一支随时准备反攻的虎狼之师，变成了风声鹤唳、草木皆兵的败仗之军，以前至少是和北伐军交火之后再退，现在只要听到北伐军的枪炮声，也不管是不是北伐军来了，立马收拾枪械锅灶就跑。张作霖原本还想在直隶与北伐军决一胜负，结果驻扎在霸县的孙传芳部忽然撤退，张作霖见态势已经难以挽回，只好实行全线总退却。
孙传芳决定率部退出关外，待休整过后再图南下，但其所部都是关内人，并不想到东北的风刀霜剑里去等待时机，一时间部队里议论纷纷。就在这个时候，从东北传来消息，张作霖在乘坐火车返回东北时被炸，因伤势过重毙命。驻扎在天津方面的直奉军队闻讯惊慌不已，孙传芳遂召集张宗昌、褚玉璞在天津开会商讨后续事宜，结果双方在是战是和的问题上争执不下，始终未能达成一致。天津会议结束之后，孙传芳即率部退守冀东、滦州一带，不久阎锡山便率兵前来收编，孙传芳自知已经没有容身之地，于是趁乱带一队亲信逃出战场，到东北去投靠张学良。
但孙传芳在东北的日子也不好过，在国民政府结束北伐之后，即派人北上劝说张学良易帜。张学良曾就此事与孙传芳商议，孙传芳意在依靠日本，在东北割据，待他日羽翼渐丰再伺机入关。当时奉系将领杨宇霆亦主张反蒋，据说孙传芳与杨宇霆过从甚密。1929年1月10日，张学良杀掉奉系将领杨宇霆、常荫槐，孙传芳闻讯后恐怕殃及自身，遂于翌日潜至大连。自此以后，北洋军阀的历史宣告结束，而直系军阀的历史也就此终结了。