1925年12月23日，郭松龄率部在巨流河与奉军展开决战，面对奉军猛烈的炮火，他下令炮兵还击，没想到邹作华提前做了手脚，炮弹的引线都被偷偷抽出。 22日夜，奉军右翼指挥张作相，趁夜暮对新民以北高台子的郭军刘振东部，实行偷袭，刘振东部事先未作戒备，高台子部分阵地被张作相的偷袭部队夺取。 23日清晨，奉军左翼指挥吴俊升，亲自率两师骑兵，从左翼出击，抢占了柳河沟，偷袭了白旗堡，并将郭松龄堆放在白旗堡的粮秣、枪械、弹药全部焚毁。 在吴俊升偷袭白旗堡得手后，张学良指挥中路军于23日上午，趁机大举反攻，以猛烈的炮火，轰炸新民的郭松龄兵马前沿阵地，并派出飞机，对新民及其附近村落，进行了轰炸。 此时，郭松龄正在新民前沿阵地上，看到此情，立即下令也以排炮还击奉军。但是射出的炮弹不会爆炸，原来这些炮弹早被参谋长邹作华做了手脚，抽出了引线，所以不会爆。 郭军的炮击不仅对奉军造成威胁，反而导致炮兵阵地暴露，被奉军的炮火摧毁。前线的郭军大都穿着单衣，有无有力的炮兵支持，经过一天激战，士气锐减，出现大批士兵投降的现象。 郭松龄眼见形势急转直下，一边下令各军坚守阵地，待增援兵马赶到后再行反击，一边连夜召开紧急会议，商议扭转战局的对策。 会上，参谋长邹作华、旅长高纪毅、陈再新等人表示不愿再战，主张停战议和，霁云、刘伟、范浦江、宋九龄等人，则认为军队元气未伤，虽然眼下被奉军分割，如能趁奉军立虽未稳之际，迅速实行反击，或者尚有取胜之可能。 郭松龄采纳了霁云、刘伟、范浦江、宋九龄等人的意见，下令24日拂晓发动全线反攻。 24日拂晓，郭松龄亲自来到前线，指挥部队对奉军发动了猛攻，其中腰高台子争夺战，最为激烈，三次阵地得而复失，失而复得。 打了半天后，郭松龄眼见全线失利，再也无力挽回败局，便召集身边数名将领，下达了突围的命令后，自行带卫队离开。 在郭松龄走后，参谋长邹作华马上把郭松龄出走的消息，用电话告诉了张学良，并下令军需停止给前线部队继续运送弹药。由于邹作华当内应，导致前方的枪支弹药无法补充，前线郭军崩溃，突围的意图难以实现。 郭军的刘振东的第一军、范浦江的第三军陷入奉军分割包围之中，刘伟的第二军拒绝邹作华的停战命令，一直打到弹尽粮绝，才被迫放下了武器。霁云的第四军，由霁云亲率两旅兵马，一边打，一边向义县、锦州方向退却，最后退到沟帮子时，被吴俊升的骑兵追踪包围，因寡不敌众，最后被全部缴械。至此，郭松龄全军覆没。 郭松龄在会后，由二百名卫兵护卫，带着妻子韩淑秀、秘书处长饶汉祥、政务处长林长民等人，逃离新民。此时，新民到处是奉军，妻子韩淑秀劝郭松龄及卫兵，乘快马先行，郭松龄不允，非要同大家一起乘一辆大车，向锦州、山海关方向奔逃。 一行人走了没有多远，得知奉军骑兵已将京奉铁路要道截断，不易通行，又决定改奔营口，准备在营口乘船前往山海关。不料行至徐家窝棚时，被奉军马占山部王永清骑兵团追上，政务处长林长民中弹身亡，秘书处长饶钟祥藏于死尸下逃免。 郭松龄夫妇由副官关庆忠搀扶藏于农家菜窖中，但在下午就被发现逮捕。得知郭松龄被抓后，张作霖起初让把人送到奉天来，他要亲自审问。杨宇霆清楚郭松龄和张学良的关系，担心夜长梦多，于是力劝张作霖不要心软，当机立断，于是，张作霖派卫队团长高金山带人前去，将郭松龄夫妇在老达房子枪决，并在小河沿暴尸三日示众。 张学良这边还在准备派人接郭松龄到自己的司令部来，却接到了人已被杀的消息，顿时呆立当场。 击败了郭松龄，但张作霖却一点都高兴不起来，因为奉系元气大伤。这边郭松龄虽然兵败身死，但冯玉祥的国民军却夺取了直隶、热河，孙传芳夺取了江苏、安徽。张作霖经历两次直奉大战，费尽心血，从直系曹锟、吴佩孚手中夺得的地盘，只剩下了山东了，即使是山东，也遭到了国民军的进攻。 张作霖与杨宇霆、韩麟春等高级将领反复商量后，认为局势极为不利，最后张作霖力排众议，决定将昔日的死敌吴佩孚拉过来，化敌为友，共同对付冯玉祥。 主意打定以后，张作霖派人放出风去，说：“吴佩孚倔强到底，究不失为光明磊落的汉子，以前他是我张作霖的敌人，我当然要悬赏捉拿他，现在军事告终，对吴佩孚如何处置，我张作霖概不过问。” 张作霖的这些话，是专门说给吴佩孚听的。吴佩孚高傲自负，是个吃软不吃硬的人，第二次直奉大战，吴佩孚率军在山海关和奉军主力大战，一度打的是势均力敌，并未落下风，只是冯玉祥回师北京，囚禁曹锟，这才导致局势逆转。从吴佩孚内心而言，对冯玉祥的恨是远超张作霖的。 吴佩孚见张作霖抛出橄榄枝，也放出了释放善意的口风。随后，张作霖派杨宇霆和吴佩孚的参谋长蒋方震在大连初次会晤。这两个人的会晤，对于吴佩孚与张作霖的合作，意义重大。 最后，吴佩孚和张作霖达成协定，联合进攻冯玉祥。吴佩孚、张作霖、冯玉祥三人之间的关系和角色不断转变，其变幻之快，让人耳晕目眩。
