第二次直奉战争的起因是江浙战争。当时，张作霖为了对抗直系势力，与反直系的南方孙中山革命政权以及皖系残余势力结成了反直系三角同盟。前文说过，皖系在直皖战争后一败涂地，除了还剩下一个浙江督军卢永祥以外基本上什么都没有了；而孙中山的革命政权，在第一次直奉战争中惨败后，几经周折，又于1924年年初打垮了陈炯明，重新建立了广州大本营。从当时情况看，反直系三角同盟中最弱的一环是卢永祥，偏偏卢永祥因为历史遗留原因还控制着上海这一富庶之地，这让属于直系的江苏督军齐燮元垂涎三尺，一直在寻找机会把上海这块土地要回来。机会终于来了。1924年卢永祥接纳了由赣入浙的闽军臧致平和杨化昭部，把他们改编为浙江边防军4个师1个混成旅。在卢永祥看来，身处直系包围之中，必须扩充自己的兵力才能够自保。但在直系看来，此举具有明显的挑衅意味，也让周边其他省份失去了安全感。因此，苏、皖、赣、闽四省联合起来，于1924年9月3日爆发了以讨伐卢永祥为目的的江浙战争。
本来，直奉之间还保持着一种弱势平衡。尽管双方都把对方当做最大的强敌，但由于谁都没有必胜的把握而不敢轻启战端。再加上直奉之间也有一些和平的因素，比如张作霖与曹锟还是儿女亲家，曹锟贿选总统事先也征询了张作霖的同意。尽管张作霖对吴佩孚不感冒，但曹三哥的面子还是要给的。此外，奉系的张景惠也是一个很强烈的主和派，他长期驻留北京，对通融双方关系也起到了一定作用。因此，如果没有什么特别情况的发生，第二次直奉战争不会这么快就到来。
但是江浙战争改变了一切。江浙战争关系着反直三角同盟的命运，张作霖无法坐视不管，否则何以立信于人？今后谁还敢跟他张作霖结盟？因此9月4日张作霖即发表致曹锟通电，严厉斥责直系不守信用，破坏和平。9月4日晚间，张作霖在大帅府召开旅长以上紧急会议，决定出兵讨伐曹吴，组成镇威军。同一天，南方的孙中山在广州大本营召开筹备北伐会议，决定北伐，迁大本营于韶关，任命谭延闿为北伐军总司令，督率各军分路进入江西、湖南。
第二次直奉战争冯玉祥倒戈后天津会议合影
即使此时，战争也并非不可避免。因为变起仓促，双方均没有做好立即打仗的准备。所以从9月4日以后的十天里，双方都是在进行电报的争吵和协调。直到9月13日朝阳寺事件发生，这件事将关系本来就十分紧张的直奉双方推进了火坑。朝阳寺事件成为第二次直奉战争直接的导火线。
朝阳寺是当时热河省朝阳县的一个乡镇，临近奉天省北票、义县等地。彼时，朝阳镇守使龚汉治派有步兵一营驻守该地。1924年9月19日晚，该部突然被奉军包围并遭歼灭。镇守使龚汉治当即将事变发生经过分别电告北京政府、洛阳总部及滦州驻军第十五师。于是，直奉两军均开始采取紧急军事行动，第二次直奉大战的序幕由此拉开。十分奇怪的是：战争发生后双方竟然都指责对方率先发难。双方因此相互攻击，莫衷一是。
真正的原因是什么？真正的原因既不是奉系，也不是直系发动了朝阳寺事件。而是前面我们已经说过的张宗昌。这张宗昌好好的干吗要策划这起事件？这要从当年张宗昌的地位和处境说起。当年张宗昌平定了高士傧之乱，收编了大量部队，被张作霖任命为旅长。当时张部所处绥芬河一带，地处中俄边境，土地肥沃，人烟荒芜，很适宜种植罂粟。张宗昌所部纪律松弛，军饷匮乏，无以为生，于是就干起了种植鸦片、贩卖毒品的勾当。一时之间受到各方责难，声誉日下，成为众矢之的。1923年，奉军在西丰县举行秋季大演习，张宗昌旅奉调参加。当时，各方均谣传张部在演习中如果成绩不佳，有可能遭就地缴械、遣散或改编。此后，由于张旅演习成绩优良，幸免于难，得以保存下来。演习结束后，张宗昌部奉命移驻北票、义县一带。张宗昌及部属虽然暂渡险关，但均已成为惊弓之鸟，人人自危，急切盼望直奉战争再起，需要大量部队，这样才会有生存之余地。如果能够进军关内，找到落脚之地，不仅生活安全不用担心，而且还有福可享。正是在这种思想指导下，张宗昌和部将褚玉璞二人密谋策划了朝阳寺事件，并对外诡称直军首先袭击了奉军。而张作霖本来就对江浙战争十分不满，正好借题发挥，一拍即合。于是，对北方政局产生极大影响的第二次直奉大战，就这样拉开了序幕。
朝阳寺事件发生在9月13日，但奉军真正大规模向山海关和热河方向移动时是9月15日。当天，张作霖派遣六路大军近15万兵力向关内进发。第一军司令姜登选，副司令韩麟春，率第二师、第五师攻击山海关、九门口一线；第二军司令李景林、副司令张宗昌，率第一师、第二十三、二十四、二十六旅向热河北路的朝阳、凌源、冷口一线进军；第三军司令张学良，副司令郭松龄，率第四师、第五、十九旅攻击山海关、九门口一线；第四军司令张作相，副司令丁超，辖5个旅在锦州做总预备队；第五军司令吴俊升，第六军司令许兰洲这两军主要以骑兵为主，负责热河北路的防务兼驰援。
奉军大规模出动很有些出乎直军的预料，所以他们反应比较慢，直到9月17日曹锟才任命吴佩孚为讨逆军总司令，王承斌为副总司令兼直鲁后方筹备总司令。9月26日，吴佩孚召开“四照堂会议”，正式组成讨逆军，将直军分为三路：第一路以彭寿莘为总司令，陈兵于山海关正面，做主攻部置，与奉军精锐姜登选、韩麟春及张学良、郭松龄部对抗，下辖第3师，第9师，第14师，第15师，第23师，第24师，第1混成旅，第12混成旅，第13混成旅，第14混成旅，河南第26军(实有一个师)，第1旅，第2旅。总计兵力约为十五万人。其中，第3师、第14师、第15师的战斗力最强。第二路以王怀庆为总司令，出朝阳以牵制奉军，与奉军李景林部对抗，下辖第13师及胡景翼师，总兵力约有四五万人。第三路以冯玉祥为总司令，由古北口出赤峰以绕击奉军后背，下辖第11师及张之江、李鸣钟所属各部，总兵力约有七八万人。吴佩孚还任命了张福来任援军总司令，布置在前面三路大军之后，计有十路援军，由陕、豫各省地方部队组成。此外，还任命杜锡珪为海军总司令，温树德为副司令，向辽东海湾活动。空军组成4队，分驻北戴河、滦县、朝阳和航空处，合计飞机70余架。
从以上排兵布阵可以看出，秀才吴佩孚确实善于用兵，在直军兵力占尽优势的情况下，三军安排重点突出，后援布置层次分明，体现了一定的纵深度。尤其是在对冯玉祥第三路军的使用上，体现了其善用奇兵的战略战术。吴佩孚让冯玉祥各部出古北口然后从赤峰侧击奉军腹地，使奉军陷入腹背受敌的窘境，如果这个计划能够得到贯彻实施，那么张作霖就是有三头六臂也难逃失败的命运。但是这种情况到最后也没有发生，原因是什么？原因是民国赫赫有名的“倒戈将军”冯玉祥开始了他历史上最有名的一次倒戈。从前线古北口一直倒到了北京，直接把坐镇后方的曹锟给倒掉了，相当于掏了直系的老窝。这次倒戈的成功对于冯玉祥意义重大，从此他成为独霸西北的一方诸候，并最终发展成为20世纪30年代与蒋、阎、桂齐头并进的四系军阀之一。而对吴佩孚来说，冯玉祥的倒戈，使他武力统一中国的梦想也像徐树铮一样彻底失败。中国又丧失了一次统一的机会，重新陷入了无休无止的军阀内斗之中。
其实，历史上最有名的“倒戈将军”还不是冯玉祥，而是冯玉祥的下属石友三。该君大概从冯玉祥那儿学到了精髓，首先拿自己的老师冯玉祥开刀之后，一发不可收拾，连着倒了五六个主子，民国最有名的军阀包括冯玉祥、蒋介石、阎锡山、张学良甚至后来的共产党，统统被他倒了个遍，到后来没人相信他也不敢收留他了，他实在倒无可倒，只好去投靠了日本人，最终被原西北军高级将领高树勋诱捕并活埋了，估计要是活到抗战胜利后，这日本人铁定也还是要被他倒的。
冯玉祥的倒戈也并不是一开始就想倒的。他其实是个骑墙派，做好了倒的准备，但具体倒还是不倒要看风向，看时机。当年河南省督军赵倜倒戈就是看错了风向，以至于弄得满盘皆输。冯玉祥绝对不会做这样的傻事，所以他的第三路还是奉命向古北口开进了，但却陈兵古北口一线不动，丝毫也没有与彭寿莘第一路形成南北夹击之势。非但不夹击，还跟张作霖商量好彼此守住防线不打，来了个你好我好大家好的默契。张作霖最怕的就是冯玉祥在他腹地上插上一刀，现如今冯玉祥主动示好，岂有不照单全收的。就这样，张作霖暂时没有了心腹之患，于是倾尽主力到山海关一线去打彭寿莘。这彭寿莘苦啊，等于一路直军接了人家两路的奉军，本来兵力占优，这一下子兵力也不占优了。好在彭是吴佩孚的嫡系猛将，兵来将挡，水来土掩，愣把个山海关守得严严实实。双方在山海关不足15里的战线上反复冲杀，展开了极为残酷的拉锯战，其战事之惨烈，为之前的战争所罕见。特别是重炮、重机枪、地雷、飞机轰炸的使用，更是大大增加了伤亡率。在前沿阵地姜女庙的争夺中，双方甚至展开了大规模的白刃战，死于刺刀之下的竟有两千余人，也是近代战争史上极为罕见的。
奉军在山海关正面无法取得突破后，便转到侧面要地九门口进行攻击。让人很意外的是，直系同样重兵把守的九门口要塞，居然被奉军很轻松地攻破了，从而成为整个战局的转折点。九门口这么小小的一个地方有这么重要吗？其实不是它本身有多么重要，关键是九门口的失守，让坐镇北京的吴佩孚匆匆赶往前线，并调作为预备队的直军精锐第三师第六团以及第六旅前往增援，从而给了时刻关注战局发展的冯玉祥以倒戈的机会，这才是最致命的。当时冯玉祥按兵不动主要是因为他心中有两个可选项：如果战场形势不利于奉军，那么他将倾尽全力帮助直军夹攻奉军，从而夺取东三省，成为东北王；如果战场形势不利于直军，那么他将回师北京倒戈，推翻曹锟，把持中央大权。两个方案中，后一个效果更好，得益更多，但风险也更大，因为吴佩孚一直留守北京，他不敢冒这个险，毕竟秀才吴佩孚不是那么好对付的，所以他才要静观形势那么长时间。
如此关系全局的九门口之战到底是怎么回事？为什么轻轻松松地就被奉军夺去了，这就要从直军内部矛盾说起了。当时守卫九门口的是直军第十三混成旅，该旅是直军的一支精锐部队，在第一次直奉战争中立下大功。旅长原为董政国。曹锟就任总统后，调派第九师师长陆锦任陆军总长并兼任总统府军事处处长。陆锦所遗第九师师长一缺，由第十三混成旅旅长董政国升任。董任师长后，又调第十三混成旅第一团团长刁鸿图升任第九师步兵旅旅长。而原第九师步兵旅旅长冯玉荣，则调充第十三混成旅旅长，该旅第一团团长则由该团第一营营长升任。曹锟这样的安排是有原因的，说白了，就是想夺第九师的权。第九师当时直属中央，是前任总统徐世昌培养的唯一一支忠于他的部队。曹锟继任总统后，当然要动这支部队的脑筋了，这才有第九师师长陆锦调任陆军总长，第十三混成旅旅长董政国升任第九师师长、第九师步兵旅旅长冯玉荣调任第十三混成旅旅长等情况。这个计策对于控制两支部队确实是成功的，但在战场上却产生了问题，即新任十三混成旅旅长的冯玉荣指挥不动部队，其手下张、杨两团长以冯非直系宿将，根本不把他放在眼里，经常与冯玉荣产生龃龉。第十三混成旅奉令开到九门口、荒山口前线后，张、杨二团对旅长更是多方要挟和掣肘，不听指挥。
10月6日午后6时，张团在九门口、杨团在荒山口分别遭到奉军攻击。两个团长都向旅长告急，要求增派援军。而冯玉荣在分配任务时，又没有控制预备队，因此无兵可派。但是张团长不理解，以为冯玉荣要在战场上借刀杀人，于是很气愤地率领卫兵先行离开战场，准备向彭寿莘告状。此时战斗非常激烈，奉军无法得手。奉军中有一个士兵是九门口人，知道有条小路可以爬上山头。于是奉军派了一个排绕道爬至张团阵地右后方山头上，从其背后鸣枪射击。张团的一个营长以为后方有变，急忙派人报告团长，而团长此时不在，众部属以为团长率先逃跑，于是全线动摇，纷纷溃逃。张团既已从九门口阵地退出，荒山口杨团亦随即放弃阵地向石门寨方向撤退。至此，九门口和荒山口两个重要据点相继失守。旅长冯玉荣退至石门寨后，一筹莫展，又接到彭寿莘的严峻命令，实感无法完成恢复阵地的任务，又恐为军法不容，随即吞食大量鸦片，自杀身亡。奉军乘胜进击，占领了石门寨。
消息传到北京后，坐镇后方的吴佩孚终于动身亲赴山海关督战了，并将自己保留为预备队的第三师第十团、第六旅调往前线增援，收复了石门寨一线，稳住了防线。奉军无法在山海关方向突破，就向两翼即南面的沿海一带和北面的三道关一带进攻。在沿海一带，奉军姜登选的部队在经过三天三夜的激战后，阵地上尸体堆积如山，7000奉军只剩下3000人，无力再战；在三道关，奉军郭松龄派了三个旅的兵力前去进攻，并相继拿下第一、第二道关。但是吴佩孚亲临二郎庙进行就近指挥，并调来第三师第十团、第二十四师、第二十六师和第二十六混成旅进行反攻。奉军在直军的追击下溃败，双方又回到了之前的对峙。至此，直奉双方激战月余，双方各有进退，势均力敌，成了僵持状态。