七月十七日，直皖两军开火后，广州军政府也发表通电，声讨段祺瑞。
电云“国贼段祺瑞者，三玷揆席，两逐元首，举外债六亿万，鱼烂诸华，募私军五师团，虎视朝左。更复匿嬖徐树铮，排逐异己，啸聚安福部，劫持政权。军事协定，为国民所疾首，而坚执无期延长；青岛问题，宜盟会之公评，而主张直接交涉；国会可去，总统可去，而挑衅煽乱之徐树铮，必不可去；人民生命财产，可以牺牲，国家主权，森林矿产，可以牺牲，而彼辈引外残内之政会，必不可以牺牲。凶残如朱温董卓，而兼鬻国肥私；媚外如秦桧、李完用，而更拥兵好乱。综其罪恶，罄竹难书。古人权奸，殆无其极。
“军府恭承民意，奋师南服，致讨于毁法卖国之段祺瑞及其党徒，亦已三稔于兹，不渝此志。徒以世界弭兵，内争宜戢，周旋坛坫，冀遂澄清。而段祺瑞狼心不化，鹰瞵犹存，嗾使其心腹王揖唐者，把持和局，固护私权，揖盗谈廉，言之可丑。始终峻拒，宁有他哉？乱源不清，若和奚裨。吴师长佩孚，久驻南中，洞见症结，痛心国难，慷慨撤防。直奉诸军，为民请命，仗义执言，足见为国锄奸，南北初无二致也。乃段祺瑞怙恶饰过，奖煽奸回，盘踞北都，首构兵衅，以对南黩武之政策，戕其同袍；以不许对内之边军，痛毒畿辅。
“天命不足畏，人言不足恤，但知异己即噬，不惜举国为雠，故曩诿为南北之争者，实未彻中边之论也。道路传言，佥谓该军有某国将校，阴为之助，某氏顾问，列席指挥，友邦亲善，知必谣言，揣理度情，当不如是。然而敬塘犹在，终覆唐室，庆父不除，莫平鲁难。今者直省诸军，声罪致讨，大义凛然，为国家振纲纪，为民族争人格，挥戈北指，薄海风从。军府频年讨贼，未集全勋，及时鹰扬，义无反顾，是用奖率三军，与爱国将士，无间南北，并力一向，诛讨元凶。其有附逆兵徒，但知自拔，咸与维新。若更徘徊，必贻后悔。维我有众，壹乃心力。除恶务尽，其建厥勋。褫奸雄之魄，毋或后时，抉郿邬之藏，相偕饮至。昭告遐迩，盍兴乎来！”
湖北方面，直系的王占元，对于直皖濒于开战之时，突然采取了断然行动，软禁了寄寓湖北的湖南督军吴光新。
原来，北京政府发表了段祺瑞的内亲吴光新为湖南督军后，鉴于北军已完全退出湖南，吴便和前任湘督张敬尧合谋攫取湖北，且密令吴光新的旧部，驻守河南信阳的赵云龙攻夺河南。
然鄂督王占元不是傻瓜，不待吴张动手，他便先下手为强。借请宴为名，将吴光新约到督署，席散后即将吴光新软禁。张敬尧听到了风声，不顾一切地跑路。
七月十四日晚，直皖战争正式爆发。
皖军以西路（北京至保定的京汉铁路沿线）为主攻方向，由段芝贵指挥曲同丰的边防军第一师、刘询的陆军第十五师、边防军第三师第五混成旅，第九师两个营、第十三师辎重营，部署于涿州、固安、涞水以北。试图沿京汉路南下，首先夺取保定，然后继续南进。
直系组织的“讨逆军”，前敌总司令吴佩孚兼西路总指挥，将其主力第三师及第二、第三混成旅部署在易县、涞水、涿州、固安以南一线，正面抗击皖系的进攻。
十四日夜，吴佩孚亲率其第三师的第五旅，企图出其不意的直捣团河，想捉拿段祺瑞。因机密泄露，段一面急调援兵，一面逃回了北京。
吴佩孚捉段计划落空后，面对皖系西路大军的强大攻势，为避敌锋锐，主动撤出高碑店。
同日，以西北边防军第二混成旅、边防军第三师两个团和第九师等组成的东路皖军，在总指挥徐树铮指挥下，由梁庄、北极庙一带，向杨村以曹瑛为总指挥的东路直军阵地发起进攻。直军在铁路桥架设大炮，向进攻之皖军发炮轰击，双方一时胜负未决。
十六日，驻防天津的日军护路队强迫直军退出铁路线二英里以外，直军防线被打开了一个缺口。西北边防军乘虚而入，直军不支，随后放弃杨村，退守北仓。
当日，西路直军退出高碑店后，吴佩孚亲率其一部精锐，采取侧翼迂回战术向涿州、高碑店之间的松林店实施突击，直捣边防军前敌总部。
战至十七日，吴部攻占松林店、生俘曲同丰与司令部全体高级将领，向高碑店一线进攻的皖军因失去指挥而迅即败退。当天直军攻占涿州，并向长辛店方向攻击前进。西路指挥段芝贵在兵败之后，只身逃回北京。
十八日，直军进占琉璃河；二十日，直军大队进至长辛店和芦沟桥，将溃散的皖军基本肃清。