直皖战争结束后，北京政局由直皖两系的武力争胜而转入直奉两系的政治角逐。直系是直皖战争的主要胜利者，对于如何处理战争善后问题，表现颇为高调，尤其是直系主将吴佩孚，挟其反皖“卖国”及军事胜利之声名，提出一系列政治主张，主旨在完全剥夺皖系的政治地位，获取社会舆论的支持，同时防范奉系的坐大及其“亲日”倾向，造成直系独断北京政治的局面。奉系因其出兵助直，也是直皖战争的胜利者之一，战争的结果为其势力伸入关内并染指北京政治提供了难得之机，张作霖自以当仁不让的姿态欲插手战争善后及政治问题。张作霖原与皖系尤其是其首领段祺瑞有不错的个人关系，其与日本的关系也与段有同气相通之意，因此，张作霖在对战争善后问题发表意见时，对吴佩孚咄咄逼人的高调主张颇为不满，对皖系及段祺瑞显然留有余地，这也是为将来如果与直系发生冲突时与皖系复合预留地步。直皖战争结束后的北京政府处在直奉共治之下，然直奉双方对于许多问题的意见并不一致，不过由于双方都有瓜分胜利果实之需要，此等矛盾暂时还处在隐形状态中。

7月23日，由吴佩孚领衔，直军将领发出致北京步军统领王怀庆的通电，提出段祺瑞“以国家为一家之私产，引狼入室，丧尽国权。为拥戴元首计，为保卫国家计，均非将奸党歼除不可。”请其“密陈我大总统乾纲独断，行使职权，使国民重睹天日，逆党永绝根株”。通电提出对于解决战争善后问题的意见：（1）边防督办官制取消，边防军解散；（2）西北筹边使官制取消，西北军解散；（3）段合肥安置汤山，候国民公决；（4）徐树铮、曾毓隽、朱深、李思浩、丁士源五人，拿交法庭审办；（5）国会停会；（6）安福系首领王揖唐及安福系议员追交证书，永褫公权。这实际上也成为直系对于战争善后处理的基本意见。

直皖战争结束后，原由皖系控制的边防军和安福国会自然难以继续存在，由安福国会选出的大总统徐世昌，为了维持自己的政治前途，亦不待直奉表态即陆续发布对边防军和安福系的处置命令。7月24日，免皖系内务总长曾毓隽、财政总长李思浩、司法总长朱深职，免段芝贵的京畿卫戍总司令职；28日，免段祺瑞本兼各职，裁撤督办边防事务处、西北筹边使名义，边防军及西北军由陆军部接收遣散；29日，对徐树铮、曾毓隽、段芝贵、朱深、李思浩等皖系干将，以“称兵畿辅，贻害闾阎”、“煽动军队，遽起兵端”、“逾越法轨，恣呈私图”、“互结党援，同恶共济”、“滥用职权，侵挪国帑”为由，褫夺其官职，“严缉务获，依法讯办”。但是，还在徐世昌对安福系诸人下惩办令前，他们已逃进日本大使馆要求“避难”。英、美等国使节对庇护安福系诸人不以为然，日本的态度截然不同。7月29日，皖系所用的日本军事顾问阪西利八郎少将致电日本当局，认为：“段祺瑞不察外界形势，徒为其左右阴谋家之言所惑，以致采取此次疯狂行动，虽告失败，但彼之首倡共和，光复民国之声望，尚未至于完全泯没。唯利是图妄想急于求成之阴谋家安福系首领虽已遭到报应，但段派势力未必然归于消灭。”日本“必须在彻底鼓吹共存共益中制造亲日者，残存之段派今日虽无势力，但可认为尚有其将来也”。正因为需要继续在中国扶植亲日势力，日本更不能轻易交出徐树铮等人，故日本外相内田于8月3日指示驻华公使，“如拒绝为世人公认与日本有密切关系之段派于穷途末路之际所求之保护，即将丧失日本今后对中国政客之威信”，因此对于避难者“一律采取予以保护方针”。8月4日，北京政府内务部发出通缉徐树铮等密咨称：“该犯等祸国殃民，本非政事犯可比，根据《辛丑条约》中国人不得匿居租界之例，则该各犯当然在引渡之例。应请会商外交、司法两部，根据法理交涉引渡，以便归案讯办。”但日本公使收到北京政府外交部的照会后答称：“顾念国际上之通义，及中国许多之事例，认为事出不得已，决定对于以上诸人，予以相当保护，收容公使馆护卫队营内。且对以上诸人严重诰诫，在该收容所内不得干与一切政治，并使与外面交通完全断绝。……本公使馆此等之处置，全然超越政治上之趣旨。即现在以上诸人所受之保护，并非因其所属政派之如何，与以特别待遇。”在日本的庇护下，安福系诸人得以安居日本公使馆，直系及其控制下的北京政府对此亦无可奈何。

对于皖系首领和安福系后台段祺瑞，吴佩孚本拟穷追猛打，给予处置。但段祺瑞不同于安福系政客，他毕竟是北洋系元老，在北洋军中门生故吏甚众，又多年主政，有一定声望，所以多数人不主张再追究段祺瑞的责任。当朝大总统徐世昌与段是多年的北洋故旧，奉系首领张作霖与段有良好的个人关系，前国务总理靳云鹏是段之门生，他们都反对“惩办”段祺瑞。何况段已辞职下野，与北京军政脱离关系，皖系势力基本被打散，对直系的威胁已经消除，直系首领曹锟为了与奉系及徐世昌等就其他善后问题达成交易，便做个顺水人情，不再坚持对段“惩办”的主张，此后段祺瑞迁居天津日租界，观察形势，等候东山再起之机。

在惩办安福系“祸首”的同时，8月3日，徐世昌下令解散安福俱乐部，令称：“安福俱乐部具有政党性质，自为法律所不禁。年余以来，迭据各省地方团体函电纷陈，历举该部营私误国，请予解散。政府以为党见各有不同，自可毋庸深究。乃此次徐树铮、曾毓隽等称兵构乱，所有参预密谋，筹济饷项，皆为该部主要党员。观其轻弄国兵，喋血畿甸，肆行无忌，但徇一党之私，虽荼毒生灵，贻祸国家，亦若在所不恤。是该部实为构乱机关，已属逾越法律范围，断不能容其仍行存在。著京师卫戍总司令、步军统领、京师警察厅即将该部机关实行解散。除已有令拿办诸人外，其余该部党员苟非确有附乱证据者，概予免究。其各省区如设有该部支部者，并著各该省区地方长官转饬一律解散。”但是，对于直系进一步“惩办”安福系人物的要求，徐世昌考虑到各方关系及影响而不愿实行，只是在直系的逼迫下，于8月7日以“勾煽军警，多方图乱”、“淆乱是非，潜图不逞”为由，追加通缉前安福国会议长、南北议和北方总代表王揖唐及6名议员，以“称兵近畿，甘心助乱”为由，褫夺前皖系师长曲同丰等5人的军职，交陆军部“惩办”。8月20日，徐世昌发出总统令称：“现在近畿乱事已戢，所有肇祸及附乱诸人，业有令分别褫夺官勋，严缉惩办，其余人等，或迫于威胁，非出本衷，或罔识内容，误趋歧路，自应宽其既往，予以自新。经此次明令之后，除个人行为犯有干涉刑事案件，应另行依法处理外，余均从宽免究，以彰宽政。”至此，直皖战后对皖系人物的追索惩办基本告终。

解散边防军和安福系是直皖战前直系即已提出的要求，惩办安福“祸首”是前者内容之扩充，徐世昌不过是以命令方式在直系战胜后追认事实而已，有关战争善后更重要的问题是政府组成与国会去留，这牵涉到直奉两系如何分享战争胜利的果实，为双方所特别关注。

1920年7月29日，直系首领曹锟、奉系首领张作霖、已经辞职的前国务总理靳云鹏等在天津举行会议，讨论对战争善后问题的处理。吴佩孚因高调提出对善后问题的主张，不为张作霖所喜，且忙于对皖系残余部队的处理，没有出席此次会议，他指派其儿女亲家张绍曾为代表参加会议。会议讨论的首要问题是如何组织北京新政府。战前因直皖两系较劲，北京内阁总理之职一直空缺，而由萨镇冰代理。直皖战后，为了体现政治新气象，稳定北京政局，组阁问题势不能再拖，但由谁出任总理，则成为各方角力的中心。徐世昌本想仍用其夹袋中之周树模，以便能对政府说得上话，但直奉两系都想控制北京政府，岂能听任徐世昌之意见。曹锟提议由北洋元老王士珍担任总理，因其没有派系，各方均可接受，且便于直系把持；但张作霖提议由靳云鹏复职，因其与靳有通家之好，较易沟通联络，便于其介入北京政治，且靳原为皖系人马，与段祺瑞关系不错，也便于为此后沟通与段的关系留有余地。由于张作霖的坚持，且王士珍自知无力驾驭实力派军人，不愿空任虚名，曹锟对靳云鹏复职亦表示同意。

8月9日，徐世昌下令由靳云鹏署国务总理，组成新内阁，直系张志潭出任内务总长，奉系王乃斌出任农商总长，双方各有所获，但因靳云鹏出任总理为张作霖所力荐，其与张又有较为密切的个人关系，故奉系对此届内阁的组成比较满意，这也是一向偏居关外发展的奉系势力伸入北京政府的开端。

天津会议讨论的第二个问题是第二届国会即“新”国会或安福国会的去留。安福国会为皖系包办选举的产物并为皖系所控制，自为直系所不喜，且其为南北之争的焦点问题之一，故直系主张解散之。但徐世昌的总统名位来自于安福国会，解散国会也就意味着其总统是由“非法”国会所选举，自然也有“非法”之嫌疑，故徐世昌坚不同意解散，并以黎元洪、段祺瑞以前解散国会引起政治争议为辞替自己辩解。张作霖与靳云鹏附和徐世昌的意见，直系首领曹锟最后也不再坚持己意。因为安福国会议员在皖系失败后纷纷避走，国会事实上已无法正常开会，故直奉等各方同意速行筹备进行新一届国会选举。结果，安福国会实等于自然消亡，而安福国会选出的大总统徐世昌却仍安居其位，故“说者谓徐氏心思之阴险，实出于项城之上”。

吴佩孚在直皖战后曾经提出在国会体制方面另起炉灶，召开国民大会的意见。8月1日，吴佩孚发表通电提出：由国民自行召集国民大会，不得用官署监督，以免官僚政客操纵把持；宗旨取国民自决主义，凡统一善后及制定宪法与修正选举方法，及一切重大问题，均由国民公决，他方不得借口破坏；会员由全国各县农工商学各会各举一人，为初选所举之人，不必以本会为限，宁阙勿滥，再由全省合选五分之一为复选，俟各省复选完竣，齐集天津或上海，成立开会；会议由省、县农工商学各会长互相监督，官府不得干涉；三个月内成立，六个月内开会，将诸项决议公布，即行闭会。同时主张将南北新旧国会一律取消，南北议和代表一律裁撤，所有历年一切纠纷，均由国民公决。

直皖战前，吴佩孚的官衔不过是师长，但因其用兵之能力而为军界看重，又因其在五四时期支持学生、反对外交妥协而赢得了一定的社会声望。直皖战后，吴佩孚提出召开国民大会的主张，在一定程度上切合了民众心理的需要，一时得到社会各界的普遍响应，使吴佩孚获得了颇佳之个人形象。但吴的意见不为徐世昌、靳云鹏、张作霖及地方实力派赞成。徐世昌认为：“国民程度过浅，且此事（国民大会）为吴子玉（吴佩孚）一人之主张，各省未必全数赞同。”靳云鹏认为：“关于国民大会，既缺法律根据，事实上亦难办到。”张作霖干脆说：“国民大会是吴佩孚的个人主张，而吴不过别人的傀儡，他的背后有一个美国人和一个英国人。现在中国人民还没有处理国家大事的程度，这件事情绝对没有商量的余地。我已经请曹经略使约束吴佩孚，不要让他再胡闹下去。”其实，国民大会也罢，国会也罢，其实质并不在形式的变换，而在对民意和民主的真正尊重。如果当政者不能尊重国会，则他们又何能尊重所谓国民大会。而就民国成立以来的历史事实而言，国会不过是当政者获取政治正当性的工具，皖系如此，直系也未必不如此。故吴佩孚提出此等意见，或不无其个人之考虑，然其做秀意义远大于实际意义，最后只能无疾而终。

直系是直皖战争中击败皖系的主力，但在战争善后问题的处理上，张作霖与徐世昌和靳云鹏合作，在多数问题上起着主导作用，俨然北京政治的主人。原本主要局限在东三省地方发展的张作霖对此当然是满意的，但却引起了直系的不满，尤其是吴佩孚，自居为战争胜利的头号功臣，对战争善后问题的处理提出不少自己的意见，然而却被张作霖目为“跋扈”，处处受到张作霖的压制，使其内心颇为愤懑，已经埋下了此后直奉矛盾的种因。而且直系较为接近英、美，与奉系较为接近日本显有差异。皖系在直皖战争中失败后，日本立即提出，“作为紧急措施，须笼络张作霖，而使段祺瑞不至过于失势”。据日本官员的观察和报告，张作霖“当时仍无根本消灭段派意图，不过拟罢免段派中几名恶劣分子。然而段派武力过于脆弱无力，不待张之武力相迫，殆已溃灭。直隶派取得全胜，形势急转直下，大出张意料之外。……（张）认为直隶派之专横，却远远超过段派。而曹之诚意资望，本不如段，无力控制其部下，故知直隶派荼毒国家之程度，比段派更有过之。加以在直隶派背后显然有欧美势力，张来津之后，始知直隶派完全按照欧美势力之意行动。此皆为张所不寒而栗者。……张向来主张公平处事，曹却视张为亲日，认为张存心与日本勾结。从此观之，情况发展至此，张深知与曹终难两立。……张言谈中透露出如下意图：即于目前坐待时机，待他日将与各方共同消灭超乎段派之曹系恶毒分子。”因此，“按张作霖向来之情形与现在之境遇以及其根据地奉天与日之关系上，亦有欲脱离帝国威力而终难脱离之情势”。8月17日，日本驻华使馆武官访问张作霖，张告其曰：“对段祺瑞无任何恶感，段此次失败，其势力并未损失，日后还有东山再起之日。……总之，中日提携之主张，余将坚决实行。”张作霖回奉天后，9月30日与日本驻奉天总领事会见，告其：“与曹锟联盟推倒段祺瑞，系出于万不得已的事情，……我以与日本有特别关系之东三省作为公私之立足点，并把我之政治生涯全部倾注于此。至于日本对我的认识，在东三省可以回顾既往数年来的两国关系，当可了然。如果认为我张作霖可以援助，幸请予援助。”因此，即使是在直奉合作推倒皖系之初，曹锟、吴佩孚已经开始“痛加指责”张作霖的“亲日态度”，双方矛盾的演进将随内外情势的发展而趋激烈。

除了在内阁、国会等中央政治层面的争夺之外，直奉两系还就直皖战后各地地盘的瓜分而明争暗斗。1920年8月20日，徐世昌任命曹锟为直鲁豫巡阅使，驻节保定，使其名正言顺地统领三省地盘，作为对其战争“功劳”的奖赏。9月2日，任命吴佩孚为直鲁豫巡阅副使，驻节洛阳。这也是其后直系内部围绕曹、吴两人而形成保、洛两派的由来。9月16日，任命直系江苏督军李纯兼任长江巡阅使（10月2日改任苏皖赣巡阅使），徐海镇守使张文生署安徽督军（接替因病离职的倪嗣冲）。10月12日，李纯突然自杀身亡，张作霖颇思将奉系势力扩张到长江流域，先是保荐张勋，后又提出自己愿接任李纯职，但长江流域素为直系的势力范围，岂容奉系插足。在直奉争夺下，苏皖赣巡阅使职暂告虚悬，直系大将齐燮元继任江苏督军。

直奉首领天津会议对直皖战争的善后问题做出了若干决定，但只是暂时稳定了北京政局，而并未解决所有问题。为此，1921年4月25日，曹锟、张作霖、靳云鹏及两湖巡阅使兼湖北督军王占元再次聚会天津，继续讨论若干未决问题，经过10天的讨价还价、勾心斗角，达成了一些妥协。

关于国会问题。第一次天津会议后，安福国会于1920年8月30日宣布休会。10月下旬，因为桂系在粤桂战争中失败，陆荣廷等宣布撤销广东军政府，为北京政府实现南北“统一”显露“生机”。10月31日，徐世昌发布总统令称：“国会为全国人民代表，关系綦重，所有参众两院，应即重新选举，著内务部即依照元年八月十日公布之国会组织法，暨参议院议员选举法、众议院议员选举法，督同各省区长官，将选举事宜迅速妥善办理。”徐世昌下令以1921年3月1日为众议院议员初选日期，但各省应者寥寥，南方护法国会以维护法统自任，要求恢复旧国会，反对召集新国会；各省北洋督军信奉实力，对国会选举这种无味把戏兴趣不大；直系大将吴佩孚主张召开国民大会；皖系残存实力派、浙督卢永祥反对选举，认为“舍本求末，疑问尤多”。刚刚在战争中击败皖系的吴佩孚对卢的通电大加支持，1921年1月7日，他特意致电曹锟：“彼既有正大之主张，我即当顺而从之，以表示声气之同。倘执意阻止，见解两歧，不特团体有碍，我将自陷于孤立地位矣。”2月3日，吴佩孚又致电鲁、豫督军，表示“中央突办不合法之新选举，实别有作用，推测将来，必陷国家于无政府地位，实深危惧”，要他们“各速出电，极力赞成”卢的通电。在吴佩孚的心目中，北洋团体的利益仍居于重要地位。由于各方对新一届国会议员选举都不积极，至预定的选举日，全国只有江苏一省举办了选举。在徐世昌的请求下，曹锟、张作霖、王占元于第二次天津会议期间领衔发表通电，催促各省从速办理国会议员的改选，但并无什么效果，实力派军人对此照样是不理不睬，新国会选举事终至搁浅。

关于内阁问题。第一次天津会议决定靳云鹏复任内阁总理，但靳阁财政总长周自齐、交通总长叶恭绰为旧交通系干将，他们入阁后屡屡掀起倒阁之风，企图拥本系首领梁士诒上台。北京政府的财政一向窘迫不堪，袁世凯败亡后，北京政府令不出都门，各省自行截留田赋、厘金、税款等，政府“完全靠借债过日子”。在这种情况下，历届财政总长都成了借债总长，为集内资而滥发公债，为欲借外债而大肆抵押。靳云鹏复出后，财政艰窘已达极点，他既无法应付各军阀纷至沓来的催饷函电或坐索，又不能指望各省区解银中央，结果是北京政府机关人员欠薪数月不等，甚而有欠至20个月者，连总统府的办公费也数月发不出。旧交通系借此时机，把持财源，逼靳走人，使靳云鹏与周自齐、叶恭绰的关系势如水火。在第二次天津会议期间，靳云鹏详述财政困难情形，左右讨好奉承，使曹锟、张作霖、王占元均表示，“默察大势，际兹国家濒危，内政外交非靳莫属”，决定“拥护靳阁勿使遽去，以维大局，除径电劝慰外，各省同胞，咸具爱国热忱，请一致主张拥护靳阁，以奠邦本”。靳云鹏得此令箭，于5月14日宣布内阁总辞，其后由徐世昌下令改组内阁，复任靳云鹏为国务总理，改任李士伟为财政总长（未到任，由次长潘复代理），张志潭为交通总长，挤走了周自齐与叶恭绰，暂时缓解了内阁政潮与危机。

关于“援库”问题。1919年外蒙宣布取消“自治”后，北京政府随后派出军队驻扎外蒙首府库伦。1921年初，苏俄白军进据库伦，中国军队被迫退出，国内有“援库”呼声，以保持中国在外蒙的主权。但直奉双方为此勾心斗角，各有打算，都企图由对方出征，以利自己控制北京政局。吴佩孚恭维张作霖“统辖三省，威名远播，有雄师劲旅，当能为国效命”；建议“长城以北之边防，请雨帅（张作霖）完全负担”；长城以内，直鲁豫晋陕“应由我帅（曹锟）担任保持”；长江流域“则由鄂赣两督，联合川湘，协力维持”；闽浙方面，“有鄂督负责”；“如此分别负担，实力进行，则中央无北顾之忧，而中原有金汤之固，防内防外，措置裕如之全策也”。天津会议决定由张作霖负责“援库”。5月30日，徐世昌任命张作霖为蒙疆经略使，节制热、察、绥三特区，令其“整肃师旅，迅图戢定”，后方策应事项，由曹锟、王占元“随时会商妥善办理”。其后，张作霖组织“征蒙军”，摆出出兵架势，实际则雷声大雨点小，始终未曾出动过一兵一卒。6月12日，张作霖致电北京政府，谓外蒙匪势已成，今后宜先劝慰王公，严剿余匪，电令活佛归顺，“如其不悟，再兴干戈，以示怀柔而息边患”。“援库”、“征蒙”一事就此不了了之，张作霖却以此名义名正言顺地得到了热察绥地盘。

第二次天津会议是第一次天津会议直奉两系就若干问题达成妥协的继续，使北京政府得以在直奉共治下维持稳定，但此次会议仍未能解决直奉双方的基本矛盾，即由谁真正控制北京政府，进而成为“中央”的代表。直奉共治不过是双方实力大体均衡的产物，但这种均衡是非常脆弱而不稳固的，一旦遇有双方的利益之争，均衡则转变为不均衡，当不均衡状况发展至不可缓和地步时又将以战争解决问题。由直皖战争、第一次直奉战争、第二次直奉战争，北京政治的稳定与动荡，在相当程度上系于北洋皖、直、奉三大派系间的实力均衡与不均衡的关系演变。

直奉共治北京政府期间，影响直奉关系的重要因素之一是吴佩孚与张作霖的关系。吴佩孚是直系头号大将，被曹锟依为干城，但张作霖却以东三省巡阅使的身份，视仅为师长的吴佩孚为下属，对其颐指气使，而曹锟出于与张作霖的个人关系，兼以其缺乏政治能力及眼光，对张作霖似无戒心，结果，直皖战后张作霖的气势颇盛，在多数情况下主导了对战争善后及其他政治问题的处置，而自认有战功、有实力、有能力的吴佩孚却经常说不上话，使吴与张的关系日渐恶化，也是其后直奉关系恶化的主要原因之一。当直奉两系就直皖战后瓜分地盘达成妥协之后，吴佩孚又策动了争夺陕西地盘的武力行动和向南扩张的援鄂战争。

陕西原在皖系督军陈树藩控制下，直系必欲去之而后快。直皖战后，陈树藩与陕西民军不断发生纷争，恰予直系去陈的借口。1921年5月25日，徐世昌任命直系第20师师长阎相文为陕西督军。陈树藩不甘就此交权，不承认调职令，直系为得到陕西地盘，只能动用武力。5月下旬，吴佩孚组织定陕军，调阎相文的第20师及冯玉祥的第16旅自豫西入陕。7月7日，阎军占领西安，陈树藩部败退至陕川边界，阎相文得以武力为依托接任陕西督军，冯玉祥部则扩编为第11师，冯任师长兼陕西剿匪总司令，直系势力扩张到西北。然8月24日阎相文突因吞鸦片自戕而亡，次日徐世昌任命冯玉祥署陕西督军，此为冯系势力在西北发展壮大之始。冯虽入主陕西，但陕西地方军队颇为不服，主客军又陷入混战之中，冯玉祥部在态势不利时向吴佩孚求援，而吴听之任之。至第一次直奉战争爆发，因吴佩孚率部北上作战，豫督赵倜首鼠两端，河南需要本系人马驻守，吴不得已而同意冯调河南，冯玉祥才得以跳出陕西，出任豫督。由此造成吴、冯恶感，又为第二次直奉战争时冯玉祥的倒戈反直埋下了前因。

1921年爆发的援鄂战争是吴佩孚实力扩张的重要环节。直系湖北督军王占元在任期间，重用同乡，为政贪渎，压制党人，滥施暴政，引起湖北绅商及鄂人的强烈不满。他们在1921年春夏发起“驱王”运动，要求撤换王占元。但督军拥有武装，非可轻易撤换，且撤换一省督军涉及错综复杂的军阀派系地盘之争，北京政府也不敢轻易做主。不过，湖北的“驱王”运动得到省内社会各界普遍的支持，他们在无法依靠北京政府撤换王占元、自身又无实力驱逐王占元的情况下，开始图谋借助邻省力量，实现武力“驱王”。他们首先向湖南求援，游说湘督赵恒惕谓：湘军出省援鄂，急人之难，一举占领武汉首义之区，四方风起云从，联省自治可望成功；汉阳兵工厂可源源供应湘军军火，湘军两师驻防鄂南，军饷亦可由湖北供给大部，财政困难可以减轻。当时赵恒惕正谋向外扩张，成立“联省自治”政府，以缓解省内财源枯竭、军饷无着的困窘，鄂人的请求正可给赵以对外扩张的口实，而且可以此缓和省内的派系斗争。6月20日，赵恒惕召开军事会议，决定出兵援鄂。为了壮大力量和声势，赵恒惕又说动正在长沙的前川军总司令兼川督熊克武在四川运动武装出兵援鄂，得熊之首肯。7月7日，熊密电川军第1军军长但懋辛，言称“大局将发生重大变化，吾川须从速准备，应此潮流。本军尤宜避去内争，向外发展。现鄂王为众毁所归，已呈不稳之现象，如出兵助成鄂人自治，实为不朽之伟业。昨与炎午（赵恒惕）密商决定：‘川湘各出五混成旅’。请探察甫澄（刘湘），渠如对此意旨，赞同出兵，则举办较易，倘若迟疑，则本军单独亦须进行。”7月中旬，熊克武回到重庆，部署川军援鄂事宜。四川实力派领袖、川军总司令刘湘为川军出兵占领鄂西宜昌、沙市可得实利所惑，同意出兵。

对于湖北的“驱王”自治运动，直系大将吴佩孚一直予以密切关注，因为湖北处在毂南北、沟通东西的重要战略地位，又是直系已占多年之地盘，直系既不能容忍他人染指，亦不能听任其“自治”，因此，当鄂人向吴佩孚请愿撤换王占元时，为吴所拒，并称：“如果各省都像你们这样，全要求自治，那还要政府干什么？要是各省军政都归各省自己办，那么中国不成了五胡十六国了吗？”但王占元虽同为直系大将，却对吴佩孚存有戒心，担心其取代自己的位置，有与张作霖接近的趋势，故吴亦无保王之意。可是当湖北“驱王”运动发展至武装行动，且湘、川外省军队准备介入时，吴佩孚则不能不干涉，因为这不仅关系到直系的地盘，而且关系到吴心目中的打破西南分离局面、实现由直系主导的“统一”大业。7月中旬，曹锟在保定召集直系将领军事会议讨论湖北问题，吴佩孚认为：“这不是湖南与湖北问题，我们不能袖手旁观。否则，助长南人反对北人的气焰，非把他们赶回去不可。”因此，此次会议决策出兵，直系由此成为援鄂战争的第三方。湘、川、直三方在“援鄂”的名义下，各有各的考虑，各有各的利益，然而当他们摩拳擦掌准备出兵作战之际，颇有反客为主之意，而战争发生所在地的湖北，似乎倒成了不能决定自己命运的局外人，这也是此次战争在“援鄂”名义下的吊诡之处。

由于得到湖南方面的出兵承诺，鄂人旅湘绅商在长沙组织“湖北自治政府”及“湖北自治军”，“驱王”自治运动开始进入武力“倒王”阶段。7月22日，湖北各界1.5万余人发表通电，谴责王占元“盗鄂七载，荼毒四方”，宣言“今以群策群力，创立湖北自治军。复以集思广益，制定湖北省自治临时约法，昭示自治之轨道”。他们推蒋作宾为临时省总监，“管理全省军民政务，统率全省军队”，孔庚为政务院长，驻长沙的鄂军团长夏斗寅为前敌司令，打出了“声讨祸国殃民之王占元，以铲除自治之障碍”的旗帜。26日，湘军举行“援鄂自治军”誓师大会，随后出动两个师及两个混成旅“援鄂”，战争由此爆发。

援鄂战争的过程大体可分为三个阶段。第一阶段自战争爆发到王占元下台，主要是湘军与王军的战争。7月28日，赵恒惕发出总攻令，湘军正面以夏斗寅率队为前锋，由岳阳、临湘攻击蒲圻，第2师师长鲁涤平率第1、第2师随后跟进，此路为湘军主力；右路以第1混成旅旅长叶开鑫率部由平江攻击通城，左路以第8混成旅旅长唐生智率部从澧县攻击公安、松滋。第1师师长宋鹤庚统一指挥各部的行动，赵恒惕自任援鄂军总司令，坐镇长沙。对湘军的进攻，王占元亦兵分三路抵挡，其中孙传芳为前敌总司令兼中路司令，刘佐龙为左路司令，王都庆为右路司令，分别阻击湘军的进攻。同时，王占元急电北京国务院、陆军部及曹锟、吴佩孚，声称“前方紧急，亟待增援”，要求曹、吴“电催各援军，迅速南下”。但王占元又担心吴佩孚借机向湖北扩张势力，所以又要求“政府派遣援军，请从奉、豫两省指拨，不必令吴佩孚派兵赴援”，这也是吴佩孚不愿伸手救王的原因之一。湘军与王军交战的主战场在中路，自7月29日至8月5日，两军在羊楼司一线交锋，作战激烈程度为北洋时期内战中所少有。结果湘军获胜，连克鄂南重镇，孙传芳部防线被突破。8月7日，湘军夏斗寅部占蒲圻，10日占咸宁汀泗桥，距武汉不过百余里，武汉三镇震动。此时王占元也顾不得此前他不愿吴佩孚出兵的表示，连电向吴佩孚求援，但吴却没有积极反应。在外有湘军压境，内无救兵相援的情况下，8月11日，王占元通电辞去两湖巡阅使兼湖北督军职并离开武汉。湖北的“驱王”自治运动得到了初步成果。

援鄂战争的第二阶段开始于王占元下台至直湘议和，主要是直军与湘军的战争。吴佩孚对“援鄂”早有准备，但在战争开始后，王占元迭电求援时，吴却一副事不关己之态度。其原因在于，王督鄂多年，民怨沸腾，众叛亲离，已经是扶不起的阿斗，而且王占元因其个人利害关系而有接近奉系的动向，更不为吴佩孚所喜，故吴佩孚有意借机逼王占元下台。但吴佩孚从来也没有考虑任由鄂人“自治”，他认为“鄂踞长江上游，为国家中枢，系中原屏障，一旦有失，则中原动摇，京师危险”，因此为了在军事上占据主动地位，吴佩孚在战争爆发前即派萧耀南的第25师和靳云鹗的第8混成旅赴鄂，并令赣、豫等省援军随时准备出动，表面为助王，实际是等待形势变化，占据湖北地盘。8月4日，因王军不支，萧耀南令第8混成旅接防王军防线，吴却电责萧耀南，“现鄂防迭次告急，皆由王督自相惊怯，藉以催援军之急进，代彼负责效力耳”；“支配布置，权衡应由我操，何得听王督随时调动，错误军机”。其借机逼王下台之势呼之欲出。待王占元自请辞职，徐世昌即任命吴佩孚为两湖巡阅使，萧耀南为湖北督军，孙传芳为长江上游总司令。有了名正言顺的地位，吴佩孚立即不避嫌疑，着手控制湖北局势，遏止湘军的攻击势头。他以实力为后盾，主张“和平解决”，但湘军自认“驱王”有功，不甘心胜利果实落入吴佩孚手中，故提出和平条件为：裁撤王占元所部军队，撤退部分直军，保证湖北自治，偿付湘军援鄂军费等。吴佩孚已经视湖北为其地盘，当然不能同意这样的条件。8月12日，吴佩孚以两湖巡阅使身份抵达汉口，16日拒绝湘军的和平条件，17日直军与湘军在前线开战。

直军与湘军的战争主要沿湘鄂边境一线展开。吴佩孚自任援鄂前敌联军总司令，由第24师师长张福来为前敌总指挥，指挥所部及萧耀南的第25师在左路攻击粤汉路汀泗桥、贺胜桥、咸宁一线的湘军，这是直军主力所在；第8师师长王汝勤指挥所部为右路，在石首、公安、监利一线取守势，监视湘军行动；吴佩孚指挥两个旅为中路，在金口、嘉鱼、罗山一线出击，居间策应左、右两路。吴佩孚利用海军第2舰队的炮火优势为陆路作战的掩护，同时密令在金口上游掘堤引水，“南军死者数百人，辎重损失尤巨”。17日，直军占嘉鱼。19日，吴“急令直军将蒲、咸间之拦江堤挖断，溃口至四百余丈。湘军防线被水冲动，遂向后退”，沿江北岸为直军所据。此后直奉矛盾激化时，张作霖曾通电揭露吴佩孚在战争中决堤放水，淹毙湘民数十万，损失财产数千万，但吴通电予以否认。而深知内情的吴氏贴身幕僚白坚武在日记中写道：“吴子玉战湘军，决湘堤以灌之，淹没四县。此四县之人民何辜？”可见掘堤事并非子虚乌有，不过是军阀战争中为争胜而不择手段之一例而已。此后，直军与湘军在汀泗桥一线激战，湘军一度攻下汀泗桥，吴佩孚乃亲率卫队督导反攻，与湘军展开肉搏战，湘军不支后退，直军复夺汀泗桥。25日，吴佩孚下总攻令，“湘军之在前敌者，人数虽达四万，而枪械则甚缺乏，又以强弩之末，与生力军敌，终非易事，以故节节失利”。28日，直军占湘鄂门户岳州，长沙震动，湖北自治政府和自治军亦无法支持，蒋作宾、孔庚等登轮赴上海。

直军攻下岳州后，在直奉军阀控制下的北京政府曾令吴佩孚继续南进，以利“统一”大业，但吴佩孚却表示，湘军已求和，可乘势收拾，暂时停战，以得和平。吴佩孚之所以不主张继续南进，并非其不愿“统一”，而是顾忌湖南乃西南方面必争之地，湘军实力尤在，川军入鄂后与湘军形成对直军的两面夹击之势，再战并无必胜把握，且直奉矛盾正在发展，奉系有与皖、粤联手对直之势，直系不能不有所防备，故吴佩孚不主张将直军兵力牵制在南方，而主张见好就收，对湖南暂时维持现状，以待情势的发展。如梁启超所论：“湘一旦败归，则湘局已不在现时当局者之手，全湘必折而入粤，而赣亦随之而去，彼时北张（作霖）南孙（中山）皆吴劲敌，……若趁今日与湘提携，则长江指挥若定，南北两政府虽极不愿而不能反对，则大局瞬息而定矣。吴若必欲迫湘军出境，是不异自翦其羽翼以资敌。”有鉴于此，9月1日吴佩孚与湘军总司令赵恒惕在岳州江面的英国军舰上举行会谈，议定休战协议，直湘两军大体以汨罗江为界，各自撤归鄂、湘境内，不得再有作战行动。至此，直湘两军的战争结束。

援鄂战争的第三阶段为直军与川军的战争。川军虽同意出兵援鄂，但因内部缺乏统一步调，迟迟未能出兵，直至9月1日才开始沿长江南岸进军，攻击川鄂门户——宜昌，此时直军与湘军已经停战，吴佩孚曾致电刘湘提议罢战，但川军已推刘湘为援鄂军总司令，但懋辛为副总司令兼第二路总指挥，唐式遵为第一路总指挥，大军出动，成骑虎难下之势，直川间战事仍不可免。

直军在宜昌的守军只有两个混成旅，由18师师长卢金山任鄂西防务总司令，兵力数量远不及川军的3个师4个混成旅，故面对川军攻击步步退却，宜昌岌岌可危。此时驻宜昌的英、日等国领事以保侨为名出面干涉，要求交战双方从9月5日起休战三日，协商和平解决方案，给了直军喘息之机。吴佩孚借此时机，亲率第3师一部与第23、24、25师、第8师一部及第8混成旅增援宜昌，兵力总数超过了川军。9月16日吴佩孚抵宜昌，正值川军猛攻，直军“势已不支，纷纷退下，宜城岌岌，正在垂危”。吴佩孚亲率卫队督战，卒使直军转危为安，稳住了防线。此后直川两军在宜昌周边展开为时10余天的激战，直军中以北方人居多，不习惯山岳作战，而“川军娴习山道，每遇悬崖峭壁，辙以铁钩攀而上，北军莫名其妙，皆甚骇诧，以故崇山峻岭之中，时有川军踪迹，忽隐忽现，川军之敏捷灵变，实较北军为优”。17日至18日，“两昼夜激战，统由吴子玉督率，盖士无斗志，每一临阵，即退却”。但由于吴佩孚的战术灵活，并不与川军在正面过多纠缠，而以两翼反击为主，同时调孙传芳部及海军增援，请陕督冯玉祥派兵南下鄂西助战，而川军远道入鄂，军饷军械接济困难，加之孤军作战缺乏友军支持，势渐不支，从9月24日起开始全线退却。此后直军转守为攻，连占秭归、巴东、兴山等地。但川军于节节后退中阵形未乱，仍有与直军对峙的本钱，四川易守难攻，吴佩孚亦暂无图川之心，战事发展至于停顿。吴佩孚遂将宜昌防务交孙传芳负责，10月30日回到武汉。

直川战事停顿后，双方开始议和，但“川军条件甚苛，如湖北改总司令，荆沙宜汉允驻川军，偿我此次损失等项”，直方不能应允。双方经过一段时间的讨价还价，直到12月22日，刘湘的代表张梓芳（另一说为宋毅夫）与吴佩孚的代表孙传芳在宜昌拟定议和协议草案，于1922年3月7日正式签字。其主要内容为：直川两军各自退回原驻地，各守边境；川盐运销楚岸，川鄂两省平均分配盐税收入。至此，有多方参与的援鄂战争最终结束。

直系及吴佩孚虽不是援鄂战争的发起者，却是这场战争的最大赢家。吴佩孚出任两湖巡阅使，使直系在全国巡阅使中三居其二（另二位是曹锟的直鲁豫巡阅使和张作霖的东三省巡阅使），既加强了直系的政治地位和吴佩孚个人说话的分量，也在一定程度上打破了直奉间原有的脆弱平衡；直军的胜利解除了奉系向南扩张的可能，并占据了“九省通衢”武汉，控制了京汉铁路全线，向北可以呼应中原，向南可以威胁西南，获取了十分有利的战略空间；川军退回川省后，因各派推卸作战不利的责任，导致军阀战争又起，刘湘、杨森等求援于吴佩孚，使直系触角得以伸入四川，也对直系扩张势力范围有利。

总体而言，直军的胜利为其扩张势力，排挤奉系，结束对北京政府的共治局面，从而独占中央政权创造了有利条件。如时人所论：“吴氏偏师来鄂击退湘军，遂以两湖巡阅使之名义，占有鄂省之地盘，虽王氏肆其远交政策，联奉拒吴，而其结果，吴氏势力益见扩大，奉直冲突又益接近矣。”