商震部署完畢，便同第一軍親臨長城嶺督戰，命炮兵副司令辜仁發集中兩個團的炮火，猛擊奉軍要害據點，同時命王靖國、盧豐年兩個師協力搶攻。經過一天一夜的苦戰，盧豐年師啟傑團長，率一個營占領高峰據點。此時奉軍開始動搖，盧、王兩個師追出龍泉關以東四十餘裏時，第五軍、第一軍相繼入阜平。此時，奉軍北路軍已北撤京綏線，斷斷續續向張家口方向退去，不再威脅晉軍北翼。張蔭梧到淶源後，以一部警戒紫荊關，主力出浮圖峪，配合第一軍進攻保定。
右路軍徐永昌發動向新樂、行唐進兵的命令，左右兩路軍會合於定縣曲陽線上，對奉軍主力展開了大會戰。
閻錫山三個集團軍約十五萬人，由商震為兩路軍總司令，率全軍越過唐河，進攻方順橋。
與此同時，發生了“濟南慘案”。
馮玉祥部韓複榘猛進到蠡縣，在黃河沿岸徘徊。
馮玉祥為保實力，見眼前孫傳芳、張宗昌等直魯聯軍殘部集結在滄州、泊頭之間，便命韓部為免受側翼受襲，向後退卻，等待蔣介石的第一集團軍過河，再聯係北上。閻錫山聞之，大罵馮玉祥不仁，急命徐永昌、楊愛源防止奉軍反擊，迂回包圍，做好向太行山退避的準備。
閻錫山這樣一來，晉軍軍心有所動搖。
正是危急之時，商震第一軍到達完縣，不同意錫閻山的決定，堅持以第一軍攻擊完縣奉軍側翼，並與之進行決戰。由於張蔭梧第七軍已達紫荊關、浮圖峪一帶，商震命張部以主力向保定以西的滿城進兵，抄襲完縣後方，牽製奉軍。商震親率第一軍，與正麵奉軍拉開決戰架式，激戰三天，雙方雖然各有損傷，但進展不大。
這時，第七軍抄襲到滿城，一部南占抱陽山，張蔭梧動用全軍炮火，猛烈攻擊完縣後方。晉軍用兵迅速，使得坐鎮保定的張學良大出意外，他為了確保保定以西，加之兩個方麵軍的兵力用盡，無可增援，命劉多荃以汽車運送衛隊兩個營到滿城東北的一個叫一畝泉的小村落，以監視晉軍動向，同時從東翼大城方麵急調於學忠一個師增援滿城。
第七軍軍長張蔭梧，字桐軒，河北博野人，畢業於保定軍官學校，對此地比較熟悉。張蔭梧急急找來了占領抱陽山的陳長捷，對其說：“弄不好這是最後一個硬仗，保定以西有個叫一畝泉的小村，若將其拿下，保定不戰自退，而張學良也是用兵的能人，是不會輕易放棄的。惟恐還要調兵，你盡快組織部隊，進行夜襲，方可獲勝。”
陳長捷自覺有理，急急組織部隊，準備對一畝泉實行偷襲。
張蔭梧又命第十五師李生達部攻擊完縣後方。
陳長捷部襲擊非常順利，包圍了劉多荃兩個營，劉隻身逃掉，其餘全部繳械。夜襲的興奮勁還沒有過去，張學良所調的於學忠師趕到增援，臨行前，張學良給於下了道死命令：人在陣地在。
陳長捷僅有兩個團堅守一畝泉。
一畝泉之役，是決定雙方前途命運的決戰，各不相讓，戰鬥至烈。奉軍死命攻擊，在前沿陣地丟下幾百具屍體，所幸是陳長捷襲擊一畝泉時，帶有一個機槍連，發揮了效力。張蔭梧也知陳長捷部，實屬孤軍作戰，急調來所部工兵營、執法隊前來助戰。
攻打完縣後方的戰鬥也在激烈進行，由於閻錫山將兩路軍合並而用，也使奉軍有機可乘，使之不用膽心兩翼。閻錫山為防止奉軍大舉進攻，急電馮玉祥出兵相救。馮玉祥托辭石家莊以北不歸屬自己，故而仍按兵不動。
實際上，馮玉祥對閻錫山一直耿耿於懷，想當初西北軍南口戰敗時，就是這個老滑頭閻錫山暗助吳佩孚、張作霖，陳兵晉北，腰擊西北軍。閻錫山也自知馮的用意，正是無計可施之時，第四集團軍前敵總指揮白崇禧率十二軍葉琪部趕到。
白崇禧認為京、津可得，遂率隨員由漢口北上，其中何幹裏陪馮玉祥代表馬福祥、何其鞏同乘一車。馬福祥為回族元老，謙遜寡言，何其鞏為馮玉祥得力助手，能寫一手漂亮的桐城派文章，且善辭令，車到鄭州，馮玉祥正在此，他對白也是多於應付，隻是希望早日率軍北上，共同擔綱北伐。
不久，白崇禧又乘車到順德(邢台)，見到馮玉祥部下鹿鍾麟，他對白崇禧說：“白總指揮，你來得正好，那晉軍也太不像話了，專門搶地盤，已是閻錫山一貫作風，別人打仗，他們得實惠。”
白崇禧深知馮、閻素有瓜葛，笑而不語，不多時，又乘車前往，來到石家莊。
閻錫山親自來接白崇禧等人，並設宴款待。
兩人說起前方戰況，閻錫山對其說：“健生，你來得正是時候，我們受到奉軍重大壓力，如果再不來兵，我就有些支持不住了。”說到此，閻錫山見馬福祥、何其鞏在坐，似有難言之虞，遂將白崇禧叫出去又說：“我見有馮玉祥的人在場，不好講話，那馮玉祥素沒信用，他見我四處受敵，反而將韓複榘部調回，以保實力，我們當著蔣總司令的麵講好，馮打右，我打左。可到時他按兵不動，使晉軍傷亡太大。”
白崇禧心裏一樂，不動聲色說：“這情況我知道，你放心好了，我馬上派兵來援。”
至此，才有葉琪部出兵，來援晉軍。
白崇禧此舉自有打算，他深知這樣一來，華北就可能完全掌握在閻錫山手裏，而桂係要想在華北立住腳，指望馮玉祥是不可能的，故而出兵援晉甚是爽快。
奉軍張作霖聞知北伐軍第四集團軍白崇禧前來助戰，立刻改變計劃，重新估計戰局，自知再從山西打破缺口可能性不大，加之東北元老為保實力，主張退入關外，其對晉攻勢立刻漸弱。
閻錫山部得以喘息，決計傾巢出動，抗擊奉軍。
奉係於學忠部在一畝泉受阻，援完縣已經不可能，而且保定空虛，進出紫荊關的李服膺部也步步逼近涿州。
於是，張學良不得不下令，方順橋、完縣奉軍全麵撤退。
奉軍這一退，便是兵敗如山倒，晉軍傾全軍追擊奉軍主力於京漢線上。
商震第一軍攻占保定後，張蔭梧第七軍繼續追擊。其先頭部隊到達琉璃河時，一直觀戰的馮玉祥可有些著急了，為了在北京占有一席之地，又令韓複榘急進，以圖戰果，但此時已落後過甚。
自從蔣介石於5月18日下達繼續北伐的總攻擊令後，北京的張作霖如同熱鍋上的螞蟻，最終做出退守關外的決定，縱觀曆史，奉軍每次擴張，若戰事不利，都是縮回關外，盤踞三省，養精蓄銳，以圖再戰，已成慣例，此次亦不能例外。奉軍二號人物楊宇霆，自韓麟春半身不遂後，任三、四方麵軍軍團長，與張學良共事，此二人對南北息爭，意見一致，雖然張學良目的是不忍相殘，楊宇霆目的是保存實力，但由於南北息爭利益共同，遂派人與國民政府講和，要求北伐軍不要緊逼。適時，張、楊將奉軍主力由保定撤至灤東。這一計劃有擺脫北伐軍包圍，也有為停戰作出的表示。
日本的政策是：對北伐戰爭不幹預；日本作必要的自衛；東三省特殊。
濟南慘案發生後，由於英美的利益，日本人不敢妄動。
蔣介石為轉移各方視線，躲開日本人的鋒芒，授意上海商會通電，主張南北息爭。
張作霖對南北息爭一直不甘心，在五月下旬召開的北京軍事會議上，張學良、楊宇霆、張作相連日開會，討論局勢。
最後，張學良公開對張作霖說：“父帥，蔣介石是不是中國人?”
張作霖說：“那還用說。”
張學良又說：“那閻錫山、馮玉祥是不是中國人?”
張作霖說：“當然，都是中國人。”
張學良說：“既然都是中國人，哪一個來北京管中國人不都是一樣嗎?可我們要是把東三省丟給了日本人，那可成了千古罪人。”
張作霖聽罷，半天不言聲。
楊宇霆遂說：“大帥，張宗昌、孫傳芳不保，京漢線告急，息兵退出關外，是我們保實力惟一出路，到時無兵無錢，那可真成了孤家寡人了。”
東北軍幾個老將軍也隨聲附和，在眾人的壓力下，張作霖不得不低頭，遂命張學良以個人名義給上海商會發出“南北息爭”通電，以呼應蔣介石。
張作霖下達奉軍總撤退的命令後，秘密由北京返回沈陽。
6月4日淩晨，張作霖所乘列車行至皇姑屯時被炸毀，其身受重傷，送回奉天後，不治身亡。此是日本關東軍所為，起因為張作霖拒絕承認郭鬆齡反奉時他與日本達成的賣國條約。
皇姑屯事件發生後，噩耗密報張學良，到底是少帥，自有過人之處，處變不驚，在自己生日晚宴上神色依然。
奉軍總撤退命令已經執行，所部暫守高碑店、琉璃河一線，留鮑毓麟旅維持北京市區治安，並指定孫傳芳、張宗昌、褚玉璞部集中軍糧城、唐山一帶。其國民政府派孔繁蔚為代表來京，與張學良接洽和平接交事宜。張學良處理好各種事務，於5日去灤州，與楊宇霆共同主持軍務，同時欲將奉軍全部撤出關外，並與楊討論了處置直魯軍殘部事宜，直到17日才悄悄潛回奉天。
張作霖的死，為北洋軍閥統治時代的告終。