当时国民军的总兵力，除甘肃刘郁芬的二个师以及马家军的四个师之外，撤驻察绥的，国民一军尚有12个师、七个骑兵旅、一个卫队旅;国民二军有弓富魁、胡德辅等部;国民三军有徐永昌、刘廷森、续培模等部；国民五军有方振武部，合计十五六万人。张之江以西北边防督办统掌军民两政，当冯玉祥宣布下野时，曾有意将西北边防督一职交由张之江接任。

4月下旬，各路军事布置如下:

东路军总司今部在张家口，设前方指挥部干下花园，以南口为防守中心。南口位于居庸关内，该处重峦叠嶂，素称天险。这里的阵地，是半年以前冯奉关系一度紧张时，国民军在苏联顾问指导下选定构筑的。左翼自关公岭经雄伟台至长城根之撞道口，依山带水，地形、地物和利用至为巧妙，阵地前筑了深阔的外壕，夹杂敷设地雷、电网，阵地内有强固的掩蔽部，铁路上设置钢甲车，山谷中筑设炮兵阵地，置观测所于山上。视界，射界至为辽阔，工事坚固向所未有。以顽强的第十师拍任守备，师长刘汝明，旅长为张万庆、胡长海、王义元。右翼阵线自石寨经镇边城至长城根的沿河口，守以陈希圣的第三师，旅长为徐以智、葛运隆、许骧云。南口东北延庆方面，守备部队为佟麟阁的

第十一师，扼要设防，布置亦颇严密，其北为张心元的骑兵第三团，守赤城独石，暂归佟师指挥。南口西北方面，以弓富魁部驻河西营附近担任警备。以北阳原方面，以徐永昌驻华梢营附近担任警备，并以第五师宋式颜部驻恒安，方振武、孙连仲、冯治安等部驻京绥线的柴沟堡一带，警备米薪关、天镇方面的晋军。

北路军总司令部，初在多伦，后移沽源、张北、多伦。沽源方面地势平阔，利于攻而不利于守，初由宋哲元指挥由热河撤回的部队担任防守，自佟麟阁的十一师划归东路军指挥后，尚有第五师董砚璞旅、骑兵第一旅席液池部、骑兵第三旅郑泽生部、骑兵第九旅蒋文焕部、骑兵第十旅宝振荣部、骑兵第十二旅姚景川部、内蒙骑兵乐景涛部。不久宋哲元调任西路军总司令，各部继由第九军军长王镇淮指挥。后防军设总部于平地泉，指挥韩多峰、田春芳、韩占元各旅，担任大同方面的警备。其他韩复架部第六师、石友三部和骑兵郑大章旅，陆续经由察北隆盛庄向丰镇集中，以固后方防务。

5月中旬，国民军重新部署，鹿钟麟的东路军在东、南两面暂取守势，任郑金声为第一军军长，指挥陈希圣、刘汝明、佟麟阁三师守南口，以王镇淮为第九军军长指挥北路军，守多伦、沽源。为配合西路的进攻，任方振武为第二军军长，孙连仲副之，指挥国民五军各部和第五师宋式颜旅攻天镇及其以南地区;以徐永昌为第三军军长，弓富魁副之，指挥国民二、三军各部攻阳原、蔚县。宋哲元改任西路军总司令，移总部于丰镇，从北面进攻，以韩复集为第八军军长，指挥所部和韩占元旅攻大同;以石友三为第六军军长，指挥所部攻左云;以赵守钰任骑兵第一集团总指挥在右翼方面，以杨兆麟任骑乓第一集团总指挥在左翼方面.策应正面的进攻，以石敬亭任第五军军长，驻守平地泉，维持后方。任蒋鸿遇为总预备军指挥其第七军各部,坐镇绥远，派出有力部队，侧攻偏关、平鲁、右玉，以配合西路军进攻。第一期作战，先下大同，恢复交通;第二期作战,与东路军会师于桑干河左岸，以肃清晋北。作战目的，仍在确保察绥，并无图晋之意。

晋军总司令为商震，谢濂任前敌总指挥，设第一道防线于右玉、左云、大同以北的孤山、阳高、天镇、阳原、蔚县各地;第二道防线，在平鲁、岱岳、应县、浑源、灵邱等地。晋北素为历史上边关屏障，内外长城之险，各处城垣之固，易守难攻，这是国民军所未估计到的。

5月18日，国民军东西两路同时开始进攻。西路韩复榘军一举突人得胜口，继下孤山，在洪寺堡几经激战，始克该地，近逼晋军之阵地，展开激烈的攻防战。晋军阵线

垂危之时，忽以挺进队突击孤山，韩军后方大受威胁。宋哲元闻讯，亲率手枪团乘钢甲车驰援，包围猛攻，遂将挺进队击溃，乘胜南进，协同韩军攻陷晋军主阵地，占领大同车站及城外地区，晋军南退。城内尚留有张汝苹、傅汝钧两部固守，潜伏不出。韩军除留一部监视大同外，继续南追。是役俘获晋军旅长丰玉玺。右翼石友三军亦经拒门堡进攻左云，赵守钰的骑兵经杀虎口进攻右玉，均以城固力攻未下。后以绥远部队进攻平鲁得手，谷良友旅赶到右玉，合力进攻，才克该城为配合左翼韩军进展，乃以骑兵监视左云，大部长驱南下，于攻下怀仁后左云亦破，守将王振恩被俘。第一期作战目的已达，韩军回攻大同，宋哲元指挥石友三、赵守钰等部向朔州、岱岳、山阴前进。

东路方振武部进攻天镇，于突破城外阵地后，晋军退守天镇城内，守将傅作义据险固守，屡攻不克，因城距铁路数里，已不妨碍铁路交通，亦留兵监视，继攻阳高，乘势强攻，一鼓而下，转向西南应县、浑源进击。京绥铁路沿线除天镇、大同两城孤悬外，铁路交通已告恢复。第三军徐永昌、弓富料等部进攻阳原、蔚具，突破敌阵后，继向灵

邱虎寨追击，完成了第一期作战任务。20多天的战斗，晋军的战斗力虽然不是国民军的对手，节节后退，但天镇、大同的固守，抑留了国民军不少的兵力。

6月上旬，吴、张政治上的纷争正浓，吴佩孚将主张与国民军合作对奉的大将靳云鹗免职，使国民军益为孤立；南口方面的田维勤部有几部分相继投归国民军，已无能力进攻;左翼李景林部受到奉军的猜忌，撤回天津，情势益形和缓;多伦方面的奉军一度被击退后，国民军撤守沽源，阵线缩短，益为稳固。于是在晋北方面，继续执行第二期作战计划。西路石友三军于攻下岱岳、山阴后进逼雁门，赵守钰的骑兵进围朔县，绥远部队迫近神池。东路宋式颜旅克应县，方振武部围浑源，以城垣险固，数攻未下，乃抽兵南下，进迫大小石口。徐永昌、弓富魁等部于下灵邱继续南追，弓富魁旅一度进入平型关，遭到了反击，又行撤出。至6月底，长城以北的晋北地区，除天镇、大同、浑源三城外悉为国民军所掌握。至7月下旬之间，宋哲元曾一度与阎锡山谋和未果，一度进攻雁门，由于后力不继，也未成功，宋式颜部进了小石口，又退守长城，全线改攻为守，晋军亦无力反攻，形成了长期的对峙。

南口之战，国民军在这方面的布置，无论在阵地设备上和在兵力配备上都是很强大的。大战的开始，只能说在7月下旬，到8月上旬，激烈的战斗不过几天，直军、鲁军以及奉军的进攻均被挫败。后来奉军进攻重点转向北路，使国民军的防守感到极大困扰，人力物力日渐消耗，盖长期防守易陷被动也。南口离北京八九十里，朝发可以夕至，张作霖、吴佩孚均不敢进占北京，相继进人了政治上的纷争，先宪法，后内阁，明争暗斗，各不相下，最后还是先谈军事，依然勾心斗角。吴佩孚不改狂妄，要以老大哥自居，张作霖明知其不成，索性从旁看看笑话。勉成协议，由奉军进攻多伦方面，将进攻南口的重任，推给吴佩孚主持，张宗昌捧吴，助攻南口，寄望于晋军的抄袭国民军的后路。阎锡山素抱骑墙主义，一心要想坐收渔利，所谓三路联合进攻，也不过是个彼此观望的空架子。

到6月下旬，吴、张会于北京，国民军促成了他们两次直奉战后会见。没有谈别的，只是约定政治上暂时维持杜锡珪内阁，军事上一任吴佩孚主持。匆匆一面，张回天津，吴到长辛店指挥布置，以鲁军仍由昌平进攻南口，以田维勤部由京西进攻怀来，魏益三部由涞源进攻蔚县。吴的惟一法宝，即先下宣化者任察省都统，另一面是严令限期攻下某地，退后者斩，所谓恩威兼施。可是在这个时候，已经不管用了。

鲁军在5月间一度猛攻南口，吃过苦头，田维勒部在南口以西淤泥坑被许骧云旅打得落花流水，丧失进攻能力。国民军乘敌人疲惫之时，以一个混成旅大举出击，先后收复昌平、沙河，北京为之震动，国民军无意进兵北京，旋即撤回。

至7月中旬在吴佩孚下令进攻的南口，其陈鼎甲旅首先在妙峰山宣布反正，使吴、田大伤脑筋，接着贾自温、马某(待查)两团亦投归国民军，其他营连相继归来的不少，使直军的主力——田部陷于瘫痪状态。至魏益三部新近在东北国民军郭松龄部失败时，由冯玉祥改编为国民四军，饷项服装曾受到国民军的接济，此次国民军北撤，仓卒未及北来，不欲与国民军为敌，情理亦甚明显，况奉军曾向吴清算他的旧帐，他无心与奉军联合作战，也是很自然的。此时吴的进攻计划完全破产，加以北伐大军长趋两湖，吴的处境，更是进退维谷，不得不厚着脸皮乞怜于奉张。此时奉军见吴已经承认无力进攻，阎锡山一再呼援，国民军大部已被晋军抑留于晋北，乃答应加派张学良、韩麟春等部配备邹作华的大量炮兵增加于昌平正面，协同张宗昌的鲁军进攻南口；另以吴俊陞率万福麟、汤玉麟、穆春等部从东面进攻多伦、沽源和赤城、延庆，西路仍由直军担任，以免势孤力单，并且进攻南口的直鲁军，仍由吴来指挥，以表示尊重。吴也不能忘情于北方的政治地位，一任奉军将来独居其功，依然拖在北方未走。

7月下旬，奉鲁军以张宗昌任前敌总指挥，开始总攻南口阵地，先以大炮猛烈轰击，国民军均在掩蔽部内潜伏不动，迨步兵近逼阵地，方枪炮齐发，继以大刀手榴弹予以歼击。张学良、张宗昌均亲到前线督战，部队前仆后继，反复冲锋。守将刘汝明每当战斗激烈之时，坐镇南口指挥所，房屋尽为炮火夷毁，坦然坐于高台之上，从容指挥。有次守龙虎台的团长王士箴跑回指挥所报告，说:“敌人攻势甚猛，守兵伤亡殆尽，希望师长增派援兵。”话未说完，刘插问:“你叫什么名字，不是叫王老虎吗(王的外号)?我看你是个假老虎。”王一看情况不对，转身跑回了阵地，不敢呼援。晚上刘将王请来，当面安慰说:“我的脾气不好，你不怪我吧?我离你们的阵地只有几百米，我看得很清楚，假设有事，我立刻上去。当战斗激烈的时候，一分钟也不能离开指挥位置，军心一动摇，那就危险了!”王连声说:“我不对，谢谢师长的教训。”战斗最激烈的地方，除了龙虎台，还有左翼的关公岭，那里守将张万庆也很顽强，接连打退了敌人多次的猛扑，每天夜间派出武装搜查队，到阵地前方搜寻敌人遗弃的武器、弹药。这样的战斗，持续了六七天，奉鲁军的攻击即被粉碎，直到国民军撤退南口，奉鲁军未越雷池一步。右翼方面的直军，有时仅有试探性的进攻，一经反击，即复折回，兵力逐向西移，寻找国民军的弱点，迄无激烈战斗。

奉鲁屡攻南口不下，遂以万福麟部由怀柔二道关方面进攻延庆，由谭庆林作先导。谭原任宣化镇守使，附近的地形很熟，分路窜扰，国民军转用兵力不便，颇陷被动，延庆一度被围，经调南口右翼守军陈希圣部驰援，卒能维持阵地于最后。

赤城守军张心元部，为察哈尔收编之游击队，与奉军一经接触，即态度不明，擅自撤赴独石口，赤城即为奉军占领。国民军急由延庆分兵一团北进，将赤城收复;以一营驰防独石口，扼要防堵，方告无虞。西路灵邱方面，直军和晋军由紫荆关和平型关双方配合进攻，当面守军为弓富魁旅，训练较差，会攻不会守，一经敌人绕攻，即行后退，后经孙连仲率部驰援，才将敌人打退。孙指导他们布置阵地，但孙部撤回，他们也回到后方。孙问他们“为什么不在阵地防守?”他们说:“现在我们回来吃饭，明天回去再打。”幸亏敌人亦无进攻能力，也算是棋逢对手，得以相安无事。

北路多伦、沽源方面，地势平坦，战线绵长，易攻难守。吴俊陞指挥汲金纯、穆春等部攻多伦，汤玉麟、戢翼翘等部攻沽源。守将王镇淮指挥步兵一旅、骑兵六旅与敌人周旋月余，阵地屡得屡失，和敌人打罗圈仗。待晋北战事进展，京绥路交通恢复，宋哲元率部驰援，才将敌人击退，恢复了沽源的防线。

东路各军自7月下旬以来，情况日紧，可以说南征北战，东打西杀，阵地虽能确保，颇有疲于奔命之感。另外甘肃方面，陇东镇守使张兆钾、陇南镇守使孔繁锦，均接受了吴佩孚的委任，起而联合韩有禄、黄得贵各部，围攻省城兰州，国民军不得不先后抽调吉鸿昌和郑大章各旅驰援。以此西路兵力，益感后力不济，天镇、大同、浑源各城，几度组织进攻，以各军不肯再作消耗，均未成功，终为心腹之患，整个形势日益危恶。加以四个月以来，不但饷项无着，武器弹药消耗殆尽，甚至粮食给养亦感为难，军民交困，赖以维持生活的西北银行钞票终至无法兑现，由物质到精神均足以影响到国民军坚持战斗的信心。

8月上旬，各高级将领再次集于张家口，几个月以前的主退派啧有烦言，他们认为北伐军虽然进展很快，终觉相去太远，无法取得呼应。直军无力进攻，而东有奉军，西有晋军的长期困扰，国民军在哪一方面也难突破重围，长此拖下去无异坐以待毙。此时西撤，虽不若以前，但总算是一条出路，否则将来必至日益困难。此时主守派已有气无力，不作坚持，8月10日晚打电话到前方，邀鹿钟麟回来，共同商议。鹿到后说:“现在的形势，国民军好像一个灯笼，处在风雨飘摇之中。这张纸糊搭着，还可以维持着蜡烛不灭。可是把这张纸揭下来，灯笼也灭了，纸也没用了。”当时有位守南口的将领主张:“我们是不是可以编组一个军，由南口冲出去，如能到河南，就有办法了。”这个意见未得到旁人的重视，结果还是决心西撤，并推石敬亭赴苏催促冯玉祥回国，主持大计。

8月12日下令总退却，任鹿钟麟为后方总司令，先东路后西路，以平地泉、卓资山以西为撤退目标，以韩复榘、石友三两部担任掩护。这次的撤退，虽然还是有计划、有步骤的撤退，各路敌人也不是逼迫得那么紧，可是撤退的情况与撤退北京时大不相同了。因为此时的国民军既没有一个政治上的目标，也缺乏一个人事上的维系。冯玉祥一向不扶植部下某一个人的威望，他本人不在，群龙无首，谁也不听谁的，各有各的打算，国民军在精神上无形解体。晋军商震利用他与国民军内部人事上的关系，分途拉拢，声言合作对奉，进驻绥远后，负责饷项给养的维持来瓦解国民军。首先韩、石两部表示欢迎，初还以“降汉不降曹”的词来掩饰面子，实际上还是一个吃饭问题，国民军撤守平地泉的计划完全破产。国民军在撤退中，沿途兵站的设置不及，军队的给养无着，军纪已无法维持，京绥路遭到敌人的破坏，撞车出轨之事层见迭出，秩序大乱。陈希圣部徒步道经察北隆盛庄以东西撤时，遇到二三百地方部队的阻击，竟致成团成旅的部队不能通过。真是兵败如山倒，完全丧失了作战的能力。及到绥远，居然发生了抢劫的现象，到处强拉民间牲畜，步兵成了骑兵，张之江、鹿钟麟不得不亲自带着手枪队查街，当场枪毙几个倒霉的，以资震慑。大势已去，几至不好维持。

9月1日，商震在韩、石两军的迎接下到达绥远，石友三部西开包头，商震并派人到包头拉拢各军合作，情势混乱。最后商定，宋、张二人先赴库伦迎冯，冯如未回国，派人回来送信，鹿再前往。不料宋、张遇冯于中途，9 月15 日一同回到了五原，重整军队，组成国民军联军，冯任总司令，接受国民党的领导，9 月17 日在五原誓师北伐，参与国民革命。