但是，段祺瑞不甘心對西南用兵的失敗，下野後，策動各省皖係軍閥一致主戰。馮國璋隻得於12月15日任命曹錕為第一路軍總司令，張懷芝為第二路軍總司令，各率所部南下攻湘。18日，又任命段祺瑞為參戰督辦，把軍事指揮大權交還段祺瑞。1918年1月8日，馮國璋通電北洋各督，同意繼續對護法軍作戰。陸榮廷和護法軍將領見求和無望，乃決定乘北軍主力抵湘之前，先發製人，收複嶽陽。
1918年1月23日，由粵、湘、桂聯軍組成的護法軍向嶽陽發起進攻。經過數日激戰，於27日上午占領嶽陽，俘敵1300餘人，繳獲飛機兩架，火炮40餘門，以及大批槍支彈藥。
攻占嶽陽後，桂係軍閥以奪取湖南為滿足，不想奪占直係王占元的湖北地盤。護法軍占領長沙嶽陽後，護法軍內部矛盾日趨激化。先是桂係軍閥對軍政府故意刁難和破壞，後是奪占湖南地盤，在湖南胡作非為，引起湖南人民和許多湘軍官兵的極大反感。在此情況下，北洋軍閥發動了第二次攻湘作戰。其企圖是攻下嶽陽、長沙，進而占領全湘。
1918年2月5日，馮國璋任命吳佩孚署理陸軍第三師師長，令其率部向蒲圻、嘉魚一帶開進。3月2日，北軍攻占萬峰山湘軍陣地。護法聯軍退守羊樓司。羊樓司是由武昌入嶽陽的咽喉要道。3月10日，吳佩孚揮軍猛攻羊樓司，聯軍防線被敵突破，隻得向嶽陽方向後撤。11日上午，北軍占領羊樓司。
15日，北軍攻占通往嶽陽的最後一個要地雲溪。16日，北軍總攻嶽陽。17日夜，守城聯軍棄城撤往長沙。18日上午，北軍進占嶽陽。此戰，聯軍內湘桂軍之間矛盾重重，互相掣肘，加之兵力分散，消極防堵，裝備落後，士氣不振，因而一遇吳佩孚精銳之師，便難以招架。
3月25日，桂軍又慌忙撤離長沙。26日，吳佩孚第三師不費一槍一彈開進長沙。
這時，段祺瑞已重新出任國務總理。3月27日，段任命皖係軍閥張敬堯為湖南督軍兼省長，同時電令吳佩孚部立即率部向湘南進軍。
1918年4月初，段祺瑞決定將在湘北軍分三路向南推進。以吳佩孚部為中路，出長沙攻衡陽；以張敬堯為右路，由湘鄉、永豐攻寶慶；原第二路軍之施從濱師、張宗昌第二混成旅等為左路，經醴陵南下，攻攸縣、茶陵。此時，桂軍已退到祁陽、寶慶地區，將湘軍甩在湘潭、衡山一帶。湘軍將領決定依靠自己的力量，力保湘南。他們決定以較弱的北軍左路為打擊對象，對敵實施反攻。
4月20日，湘軍以趙恒惕為湘東前線總指揮，在部分粵軍協助下，分五路向進入攸縣的北軍發起突然攻擊。經此一戰，北軍左路軍幾乎全軍覆沒。湘東反擊戰取得重大勝利。後來，已攻占衡陽的吳佩孚部向湘東卷擊，湘軍遂放棄株洲、醴陵，吳部連陷安仁、攸縣、耒陽。至此，湖南大部又為北軍所占，護法聯軍全部退守湘桂邊界地區。
與湖南主戰場激烈鏖戰的同時，護法軍（有的省稱靖國軍）在四川、廣東、福建等地區也同北軍進行激戰，但越到後來，軍閥爭奪地盤的色彩愈濃，已脫離了護法的軌道。護法戰爭的大旗是孫中山先生首先高舉起來的，但孫中山先生有“政府”（護法軍政府）而無軍隊，因而戰爭的領導權實際上操縱在西南軍閥陸榮廷、唐繼堯等人手中。
這些軍閥一麵利用孫中山的名望與北洋軍閥爭地盤，一麵排擠打擊孫中山。1918年4月，唐繼堯密電西南各省，逼孫中山去職。
5月20日，西南軍閥與反動政客操縱非常國會，改組軍政府，廢大元帥首領製為總裁合議製，推唐繼堯、孫中山、陸榮廷、岑春煊等7人為總裁，後又以岑春煊為主席總裁，而由陸榮廷把持實權。孫中山隻得於5月4日向非常國會辭去大元帥職。5月21日，孫中山孑然一身，憤然離粵轉滬，標誌著護法戰爭的失敗。此後，護法軍政府成了與北洋政府妥協議和的機構。1918年8月，北軍主將吳佩孚在湘南前線公開通電主張“和平”，反對段祺瑞的武力統一政策，護法軍政府複電讚成和平。此後，各地區的戰爭基本停止。
護法戰爭的失敗，宣告了資產階級共和國方案在中國的徹底破產，標誌著民族資產階級領導的舊民主主義革命的徹底失敗。中國人民應該尋求新的救國道路。