1920年直皖战争之后，直奉两系军阀共同控制了北京政权，奉系张作霖极力推荐亲日的交通系首领梁士诒出任内阁总理，导致了直奉翻脸。梁士诒与直系的关系不好，奉系借梁士诒而支配中央的财政交通，借日款来赎回胶州济南铁路，用日款来支持奉系的扩张计划，直系就不能容忍了，吴佩孚一再通电，揭露梁媚日卖国的丑行，梁士诒组阁近一个月，即于1922年1月25日托病请假离任出京。
张作霖决意武力对付直系，4月10日起，奉军就络绎不绝进攻，改名为“镇威军”。4月29日，张作霖到达军粮城，即日向部队下达了总攻命令，直奉两军在长辛店、固安、马厂一带混战，吴佩孚亲到前线督战，令主力在炮兵掩护下迂回到奉军的侧后，突然发起攻击，奉军是腹背受敌。
第16师于5月4日临阵倒戈，奉军暂编1师退出了丰台，造成了奉军西线崩溃。吴佩孚又采取诱敌深入的战术指挥直军且战且退，待奉军进入伏击圈后，秘密率部绕至奉军的侧面，发起猛攻，西线的奉军也全线的溃退。
当时第二梯队的战斗力比较强，是奉军的主力，司令就是张作霖的长子张学良，两年前张学良从东三省讲武堂毕业，这也是他第一次参加如此大规模的战役。当时吴佩孚在获胜以后，调了嫡系的第3师、第26师到东线，并亲自指挥攻击张学良的部队。张学良虽然率部英勇打退进攻，但是因为奉军整体败局已定，只好指挥部队有秩序地向后撤退。
在这次战争中，奉军各部几乎全线溃退，仅有的战而能胜、退而有序的部队，就是张学良和郭松龄统率的第二梯队。最终奉军在东西两线均失败，士兵牺牲2万，战败逃亡者万余，被直军俘虏了4万余人，总统徐世昌下令免除张作霖东三省巡阅使等职。
6月18日，直奉两方代表在秦皇岛海面的英国克尔留号军舰签订了停战条约，以榆关就是今山海关为两军分界线，奉军撤出关外，直军也大部分撤回原防，第一次直奉战争宣告结束。
