差不多在郭松龄起兵反奉的同时，在天津一带发生了一场恶战，交战双方一边是冯玉祥的国民军，一边是李景林的奉军，史称国奉大战。国奉大战的两个对手本来是签了密约准备一起对付张作霖的，但是形势的发展让人始料未及。一方面张作霖对李景林做足了文章，让李景林心存观望；另外一方面冯玉祥动机不纯，想借李景林支援郭松龄反奉时趁虚抢占李景林的地盘。李景林大梦方醒发现情况不妙，立即改变策略，由原来联郭反奉迅速转为联奉反冯。1925年12月1日，李景林在天津召开军事会议并议决抵抗国民军的进攻。2日，释放了被郭松龄拘禁解津的奉军被俘的师旅长，让他们由海上返回奉天，并宣布与张宗昌组织“直鲁联军”。李自任总司令，张任副总司令。12月4日，李景林又发讨冯通电，查抄了郭松龄部(此时为东北国民军)在天津的办事处，逮捕了其驻津代表，扣留了郭部在津购置的棉军衣等军需品。李景林还致电张宗昌，请调德州驻军向北增援；致电阚朝玺，促其死守冷口，以阻国民军增援。李景林将所部4个师，14个混成旅，约6.7万兵力重新进行了部署，将五分之二兵力置在北仓、汉沟、韩家墅、王庆坨、军粮城一线，由马瑞云指挥，以防御国民军一军；以三分之一兵力放在良王庄、静海、马厂间，由李爽恺统领，以抗击国民军二、三两军；并在杨村以南构筑了坚固的军事工事。李景林态度的突然逆变，对郭松龄反奉及国奉两系力量的对比都发生了重大影响。
国民军与李景林决裂后，冯玉祥委张之江为攻津第一路司令，郑金声为副司令，率四个师、一个骑兵军团进攻天津北路。国民军二军邓宝珊为第二路司令，国民军三军徐永昌为副司令，率部从津南发起进攻。
此时，一军宋哲元部已进逼到承德。12月4日，段祺瑞下令免热河都统阚朝玺职，以宋哲元继任。12月5日，国民军占领承德。7日，宋哲元在承德就任热河都统，旋率部南下，参加攻津战役。
12月7日，国民军二、三军在南线发起攻击。邓宝珊率第七师、史可轩第二师一旅并高桂滋一个团，在津浦线以东向北进攻。国民军三军徐永昌率其师会同袁廷杰、庞炳勋二旅沿津浦线以西向北进击。李景林军右翼依托文安涯，左翼依托马厂減河抵抗，凭所筑坚固工事，将二、三军的进攻阻截。
12月9日，张之江率国民军一军分兵三路进攻津北之杨村、北仓、王庆坨。李景林军在北线防守的兵力有十三个团，凭险固守。张之江低估了李部的抵抗能力，仅投入了一个师三个旅的兵力进攻，且分散使用，损失惨重。
12月10日，国民军一军在猛烈的炮火掩护下，攻占了杨村，但仍没能突破李军北部防线，且付出重大伤亡。12月11日，国民军一军唐之道部攻占唐山、芦台，从东部进逼天津。同日，邓宝珊部攻占马厂。但是，双方仍在北线展开拉锯战。12日，国民军一军发动总攻击。李景林军倚仗沟垒深固，拼死顽抗，一军攻势仍没有进展。
为了迅速攻占天津，冯玉祥又急调热河都统宋哲元率部增援，使进攻的兵力达到10个混成旅，2个骑兵师及1个预备师。12月22日，张之江率国民军一军发动了总进攻。国民军在张贵庄五公里的正面地段，集中使用了三个师的炮兵轰击敌人阵地，然后，第四、第五步兵旅冲进突破口并加以扩大，第十一师也随之攻入。李鸣钟率十四混成旅由杨村向汉沟前进。宋哲元率三个混成旅由梅厂向王庆坨进攻。孙连仲率三个混成旅进攻韩家墅、杨柳青。唐之道部连克塘沽、新河、军粮城。与此同时，国民军二军从南路助攻杨柳青。国民军三军击败李军荣瑧部占领独流、静海。
直鲁联军副总司令张宗昌派程国瑞、徐泉源率部北上增援，但行至青县被国民军二军所阻。李景林军退守北仓，此时，国民军已从三面将天津包围。李景林亲自到穆家庄督战，指挥所部四次反扑，曾一度夺回北仓。下午，国民军李鸣钟部复克北仓。李景林军退守魏家庄。12月23日，李军全线动摇，李景林于下午逃入英租界。24日，李景林部全线崩溃，除部分被缴械遣散外，其残部大多乘火车逃往山东。负责南线作战的国民军二军、三军，因急于与国民军一军抢占天津，对逃敌没有进行堵击，使李景林残部从容败退。
国民军攻占天津之日，就是郭松龄在巨流河兵败身亡之时。
国民军与李景林的奉军进行的国奉之战，表面上收获颇丰，攻占了直隶并夺得了天津出海口，实际上却是得不偿失。此仗把本来可以成为盟友的李景林变成了敌人，且又没能将其全歼，而且还直接导致了郭松龄的迅速败亡。此外，国奉之战使国民军在北方各派军政力量中成为了孤家寡人，并直接促成了直、奉两系的和解，导致直奉两系联合对国民军开战，国民军在瞬间达到顶峰之后即迅速走向了下坡路。