奉軍的東路總司令張作相駐落岱，所屬有張作相自兼師長的第二十七師及騎兵集團司令許蘭洲、張作霖的衛隊旅旅長張學良等部，開戰前這路奉軍縮短防線撤回到馬廠以北。西路總司令張景惠駐長辛店，所屬有張景惠自兼師長的奉軍第一師及第十六師師長鄒芬、第五混成旅旅長齊占九等部。奉軍全部約12．5萬人。
直軍由吳佩孚任總司令，設總司令部於涿州，西路是吳佩孚的第三師在琉璃河、王承斌的第二十三師在固安，東路是張國溶的第二十六師，以及後來加入張福來的第二十四師均在馬廠。直軍全部約10萬人，人數雖遜於奉軍，可是都是久經戰陣之兵。
但正在這個關鍵時刻，趙倜的河南出事了。由於趙傑對直軍深為不滿，所以戰前趙傑就以宏威軍總司令名義瞞著趙倜與張作霖勾扯頗密，張作霖讓趙傑截斷京漢和津浦兩條運輸線以搗亂直軍後方，許趙傑事成後一省督軍之位。這是趙傑渴望已久而不得的寶座，對趙傑有莫大的誘惑力。當即趙傑就積極與皖督張文生、魯督田中玉、蘇督齊燮元密謀成立四省聯盟以加強自己力量。
消息公開後，趙倜怒不可遏，痛罵趙傑。趙傑解釋道：“皖魯豫蘇四省聯盟是張文生和田中玉發動的。因為在當時直奉兩大勢力下，安徽督軍張文生、山東督軍田中玉和我們都算是雜牌，所以張、田發起約我和齊燮元成立四省聯盟，以便緩急相助。我想我們的處境和他們相同，就參加了這個聯盟。當時你去了保定見曹錕，所以我就擅自作了主張。”
事已至此，趙倜無可奈何，隻得去電向吳佩孚解釋。
戰爭打響後，直奉雙方都捏造戰報吹噓自己勝利。張作霖且儼然以戰勝者自居，每天都有告捷電報發表。直軍則隨心所欲地發布號外，說北京政府已將張作霖免職，趙倜接連接到張作霖的捷報，還得到奉軍全線獲勝的消息，同時又從鄭州得到直軍陸續北運增援、鄭州隻有直軍一團的情報，他判斷直軍作戰一定失利，心裏頓時作了慌。
趙傑跪在趙倜麵前苦苦相求：“大哥，再不表明態度就為時已晚了，你我兄弟窮一生之力，好容易才打下河南這塊地方，難道現在就要為兄弟之義，婦人之仁丟掉它嗎？我們隻要保有地盤實力，以後我們還可助吳帥複起，補償今日對他的虧欠。丟了河南就什麼都不是了。”
趙倜心亂如麻，在兄弟背後下刀，他實在下不了手。就在這時，前線的消息傳到了，趙倜頓時心如死灰：“直軍連奉軍都打不贏，如何對抗三路大軍？二弟大勢已去，敗局已定，不論自己作什麼都不能改變結局了，既然如此，老三說得也有道理，不如保存實力，以後再資助二弟人槍幫他東山再起，以彌補自己今日對不住他的地方。”想到這裏，趙倜長歎了一口氣，有氣無力地對趙傑說道：“既如此，我也管不了你啦。你願怎樣做就怎樣做吧。”
趙傑得到大哥允許，頓時如獲至寶，連忙跑去忙活開了。
首先趙傑以大哥趙倜的名義通電宣布武裝中立，並在通電之前就開始了軍事行動，先炸斷了安陽以北和駐馬店附近的京漢鐵路，阻直軍調援，又派部進攻鄭州直軍。效率可謂前所未有的高， 趙傑仿佛已看到一省督軍的寶座在向他招手了。
哪知道吳佩孚老謀深算，事先就已伏下一隻暗子以防備趙傑搗亂，這就是馮玉祥的陝軍。所以趙傑動手後，吳佩孚立即電令馮玉祥入豫平亂。
馮玉祥和趙傑是死敵，這道命令可是說到他心裏去了，可謂樂意之極。所以馮玉祥接令後，盡提全部陝軍，以十二分的效率立即出動了。
臨行前，馮玉祥發電要求吳佩孚批準由劉鎮華兼任陝西督軍，這讓吳佩孚很是痛快。這個馮玉祥真是知情識趣，太了解他的心意了，所以馮玉祥去電三分鍾以後，吳佩孚的回電就到了：“同意任命劉鎮華兼任陝西督軍。”此電回複速度之快，創造了民國時期通電回複速度的一個紀錄。
這邊趙傑進攻鄭州直軍一直不能得手，那邊馮玉祥的陝軍就像發了瘋的老虎一樣惡狠狠地殺了過來，一路摧枯拉朽，勢若破竹。豫軍是節節敗退，抵抗不了。
而此時直奉戰場上形勢也漸漸明朗。張作霖的三路大軍中，第一路段琪瑞雖與奉方交歡，但不肯出全力為奉係支援，且態度突趨消極，皖係大將除了張敬堯、張宗昌、吳光新躍躍欲試而外，其他的都在天津不作活動。
第二路的北伐軍受扼於陳炯明。陳炯明堅決反對粵軍北伐，廣州方麵雖然氣得雙腳跳，卻是無計可施。
而第三路奉軍已呈敗象。兩軍首先在長辛店、固安和馬廠展開激戰，而最激烈的炮火則在長辛店和琉璃河之間，兩軍屢進屢退，傷亡無算，奉軍集中炮火向直軍陣地猛轟，吳佩孚則嚴令長辛店方麵直軍前敵指揮董政國堅守陣地以疲奉軍。
奉軍猛攻，直軍堅守，這樣相持了一天一夜，至第二天，吳佩孚下令改守為攻，奉軍亦集中火力堅守陣地。
5月3日奉軍大炮嚴重威脅直軍陣地，奉軍東路統帥張景惠忘卻了張作霖半攻半守的命令，向直軍陣地前進。這天晚上，吳佩孚探知奉軍炮火消耗不少，乃以大隊直軍猛攻正麵，另派精兵數千繞道前進，借田間伏兵引至奉軍後方。4日直軍徑撲盧溝橋，奉軍腹背受敵，炮彈也告用罄，同時直軍張錫元旅由陝西潼關趕來增援，兼程疾運，抵達良鄉宿營。