1925年12月初，郭松龄率7万大军在攻占山海关后，一路势如破，在兴城击败张作相部后，于5日攻占锦州。 张作相率残部败退后奉天后，向张作霖直言郭松龄军势大难以对付。张作霖在8日于奉天召开军事会议，决定重整旗鼓，调集所有能够调动的部队，和郭松龄作最后之决战。 当时，张作霖所能动用的部队为：张作相军约二万八千人、汲金纯军约八千人、汤玉麟军约四千人、总预备队张学良约一万人，总数共计五万余人，由张学良统一指挥。 张作霖制定的作战方略是固守辽河，奉军在辽河左岸，构筑了坚固的垄壕，后方另筑一铁路，其后接连京奉铁路，并在该路上配置装甲火车及货车。当时辽河已经结冰，人马可以往来无碍。张学良将司令部放在火车中。 12月15日，郭松龄军攻陷新民屯，张学良率奉军主力退守辽河。郭松龄虽掌握了奉军大部分的精锐部队，可是出关后并不如他预料的那么顺利。 这是因为，第一：和郭松龄约定共同反奉的李景林倒向了。冯玉祥和李景林的军队在直隶打得不可开交，导致郭松龄还要分出一部分兵力（魏益三部）留在后方。 第二：天气严寒，东北冰封，郭军仓促出关，冬天的军装不够，部队冻伤严重。 第三：奉军把路轨破坏，郭军的工兵团只得一路不断修理。同时，张学良接受外国顾问的建议，把铁路沿线的水漕破坏，火车头没有水等于没有煤，动弹不得，这个时候再雇民夫挑水，费的时间就大了；第 四：郭松龄抬着张学良的旗号反张作霖，可是正面阻挡郭军的，正是张学良，郭的部下知道 张学良在前面，战意和士气大为减低，很多将领都暗中和张学良联系；第五：吉林和黑龙江的骑兵及时来援，加强了张学良的力量。 12月下旬，郭松龄率部推进到辽河，双方就在辽河两岸对垒，郭松龄将指挥部设在新民屯， 张学良的指挥部则设在兴隆店，辽河距离奉天只有十里，两军互轰的炮声，奉天清晰可闻。 当时天寒地冻，辽河每夜结冰，军队可以履冰而过，所以张学良下令奉军每天晚上在岸边用铁铲穿冰，奉天城内家家的铁铲都被征用，穿冰是为了使它不能凝结，郭军便不能履 冰而过辽河。 张学良在兴隆店经常和郭军的将领通电话，有的电话透过日军专用电话线，郭军中重要将领几乎个个都和张学良通过话。 战事进入胶着后，郭军在冰天雪地中陷于苦战，加之后方不稳缺乏冬衣，士气极为低落。郭松龄感觉到将会面临失败的命运，在12月22日在新民屯一个粮站召开军事会议，与会的高级将领都显露了疲困之色，郭松龄向他们宣布，自己准备亲上前线督战，可是与会将领都低首不语，等于是拒绝郭松龄的提议。 郭松龄见到这个情况，知道大势已去，长叹一声，宣布散会，这时已是午夜12时。23日凌晨2时，郭松龄夫妇乘车离开新民，走到辽 中县老大房村时，遇到奉军王永清部的骑兵突袭，郭松龄的卫队经不起骑兵的冲锋，郭松龄夫妇只得下车步行逃走，躲到一家农户的地窖中，但还是被搜捕的奉军发现。 郭松龄夫妇被俘后，王永清向奉天的张作霖请示如何处置，张作霖说：“把他押来，我倒要问问他为什么要造反？”这时，一旁的杨宇霆主张就地枪决，免生后患，于是张作霖下令将郭松龄夫妇就地枪决。 张学良在23日渡过辽河，进入新民屯，召见郭军的各高级将领，抚慰伤亡，由于郭军全是张的部下，张学良到了郭军中，就像回到自己家中一样，郭军官兵见到张学良后，欢声雷动，这场战事就此平息。 奉军方面对于如何处置郭军残部，意见不一。有人主张从严，为首的一律应予处决，张作霖征求张作相的意见，张作相说：“郭鬼子闹出这么大的乱子，也是有原因的，我们不能不先自 己反省一下，自己也有错处。现在郭鬼子已经处决了，其他的人就不必多所罗织，如果一开 杀戒，都是东北子弟，我们要结多少冤家？善后工作交给小牛子，让他从宽办理吧！” 张作霖采纳了张作相的意见，只处死了郭松龄夫妇二人，其他将领都未波及。郭松龄起兵，最想不通的就是张学良，因为郭松龄是他一手提拔的，他非常重用和信赖郭松龄，郭松龄可以用他的印章发号施令。 郭松龄常对部下苛责或不原谅，张学良对郭松龄说：“我如此信赖你，为什么你不能像我信 任你那样信任你的部下？” 郭松龄反奉时，讨伐檄文是由饶汉祥写的，郭松龄兵败后，饶汉祥被奉军抓住，问他是干什么的，饶汉祥回答说：“是写字的。” 由于饶汉祥骨瘦如柴， 一身肮脏，毫无惊人之处，所以奉军也认为他一个普通文书，就叫他随军做点抄写工作，后来饶汉祥身份暴露，张学良得知后，笑了笑，让把饶汉祥释放并发给路费和路条。 郭松龄兵变让奉军元气大伤，使得张作霖对奉军内部的改革停顿，这也是奉军盛极而衰的开始，在处理事变的善后中，张学良基本没有追究旧部的罪责，这点是非常难能可贵的。