在南下進攻湖南的北洋軍中，大部分是北方的部隊，他們從幾千里之外遠征湖南，這可是一件難得的新鮮事。因此，大部分的軍官都感到興緻勃勃，勁頭十足，想在這場戰爭中建功立業，拔得頭籌。
1918年2月26日，曹錕一聲令下，吳佩孚便率北洋第三師兵分兩路，直撲岳陽。第三師的前身本是袁世凱練就的北洋六鎮中的第三鎮，1906年成軍的時候，首任統制是段祺瑞，段祺瑞調任第四鎮後又由段芝貴接任過一年，從1908年後便是曹錕充當統制，素來便是北洋軍中的勁旅。
辛亥革命後，北洋第三鎮改為陸軍第三師，師長仍舊是曹錕，吳佩孚則被提拔為炮兵團團長，繼而又升為第六旅旅長。曹錕就任直隸督軍後，便讓吳佩孚代理了第三師師長一職。吳佩孚雖然是秀才出身，但卻練兵有方，在原先的北洋老部隊日顯疲態的時候，北洋第三師卻在他的訓練下虎虎有生氣，此次出征，果然大有斬獲。
在發動進攻的第二天，北洋軍便攻破了湘軍的第一道防線，並開始實行鉗形戰術，意圖截斷湘軍的後退路線。在北洋軍的逼迫下，湘軍慌忙放棄戰略要地羊樓司，撤回岳陽。吳佩孚在佔領了羊樓司後，於3月16日上午下令總攻岳陽。雖然當時的南軍兵力在數量上超過北軍，但由於連吃敗仗、內部又不統一，於是未經抵抗，便在17日棄城南逃。
在吳佩孚率軍進攻岳陽的同時，張敬堯也率所部第七師對平江發動了猛烈攻擊。平江是湖南省城長沙東面的重要屏障，儘管湘軍在此進行了頑強抵抗，但由於北洋軍實力過於強大，3月22日平江便告失守。
在岳陽和平江被北洋軍相繼攻下後，坐鎮長沙的南軍湘鄂桂聯軍主帥譚浩明卻束手無策。在岳陽失守的那天，譚帥還故作鎮定，他發出一個安民告示：「岳陽小挫乃是兵家常事，本帥坐鎮長沙，自有主張。」但剛過一周，這位號稱「自有主張」的譚帥便帶著他的桂軍從長沙溜之大吉，臨走之前，還不忘在城內大肆劫掠一番。
3月26日，吳佩孚不費一槍一彈便佔領了長沙，並南下湘潭繼續追擊。隨後，張敬堯率第七師開進長沙，並在第二天被任命為湖南督軍兼署省長。
在前方捷報頻傳的情況下，皖系的主戰派們興奮至極，他們隨後發出通電，要求段祺瑞重新出任內閣總理，以更好的完成「武力統一」。這一次，段祺瑞獲得了空前的支持，不但曹錕、張懷芝等人領銜通電，就連長江三督也在通電後列名。馮國璋見大勢所趨，也只好要求段祺瑞三度出山，重新組閣了。
馮國璋再次對段祺瑞讓步，除了前方打了勝仗和各省督軍聯名支持老段，還有一個重要的原因是徐樹錚引奉軍入關所導致。在段祺瑞下台後，徐樹錚四處活動，力圖要讓老段重新出山，這一次他把籌碼壓在了奉軍張作霖身上。
在經過一番密謀後，張作霖突然以「南下參戰」的名義派出兩個混成旅揮師入關，一個旅進駐灤州，另一個旅則開進了秦皇島。奉軍此舉意欲何為呢？原來，徐樹錚事前得知在段祺瑞之前任總理時與日本秘密購買的一批軍械即將抵達秦皇島，這次他要做個順水人情，讓奉軍將此批軍械截下，以換取張作霖對段祺瑞復出的支持。
2月23日，等軍械已經到岸後，奉軍的張景惠、楊宇霆等部將軍火裝上火車，乘著前來接收軍火的人不備，將火車機車倒掛過來，隨後一溜煙的開出關外。接收大員見軍火列車突然朝著相反的方向駛去，連呼上當，但為時已晚。張作霖後來大肆擴充隊伍，這批軍械可是幫了大忙。
對於徐樹錚搞的這種小動作，段祺瑞是不贊同的，但生米已經煮成熟飯，也只能私下將小徐訓斥了一頓了事。但對於馮國璋大總統來說，小徐這樣做就未免太傷人了。本來這批軍械是以北京政府的名義購買的，並要分配給各參戰部隊，但被小徐這麼一截，結果只便宜了張作霖一人（雖然後來他分出了一些給友軍，但大頭還是奉軍佔了）。更重要的是，奉軍開進關內並造成了逼近北京的態勢，這不但損害了馮總統和王總理的威信，也直接威脅到他們的人身安全。
在此事發生之後，王士珍很快便請假並躲到了天津，而此時皖系的主戰派又鼓噪著要讓段祺瑞出山，馮國璋還能怎麼辦？只能完全順從這些人了！
3月29日，王士珍內閣垮台，段祺瑞被任命為國務總理，這也是他在繼1916年6月和1917年7月後的第三次出任總理。當日，段祺瑞公布內閣成員名單如下：外交總長陸征祥、內務總長錢能訓、陸軍總長段芝貴、海軍總長劉冠雄、教育總長傅增湘、司法總長朱深、農商總長田文烈、交通總長曹汝霖（同時兼任財政總長）。
在「和戰之爭」之中取得勝利的段祺瑞在第三次組閣後，更是信心滿滿，決心要趁熱打鐵，全力推行他的「武力統一」政策，一舉平定西南，為民國立一奇功。此時，前線的北洋將士也很配合，他們在長沙稍事修整後，便分三路繼續向南推進：第一路進攻衡山、衡陽；第二路進攻湘鄉、寶慶；第三路進攻醴陵、攸縣。
為了鼓舞北洋軍的士氣，段祺瑞在上任不到一個月便親自南下督戰。4月20日，段祺瑞一行抵達了前方總指揮部所在地漢口，隨即又召開軍事會議，與會者有前線的兩位總司令曹錕和張懷芝、湖北督軍王占元、湖南督軍張敬堯、河南督軍趙倜，其他如江蘇、江西、安徽、山西、陝西、奉天六省也派有代表參加。
在會上，段祺瑞特彆強調了北洋軍人的團結，並十分大度的將之前陳光遠、王汝賢、范國璋等人的處分全部取消，以鼓勵大家同心協力，共同完成武力統一大業。在會議即將結束的時候，前方又傳來喜訊，北洋軍在24日攻下衡陽，正在挺進湖南中部。
4月25日傍晚，段祺瑞一行興緻勃勃的乘坐「楚材」艦前往九江、南京，但樂極生悲的是，由於當時江風過大，加上航速過快，結果「楚材」艦與上行的招商局客輪「江寬」號相撞，「江寬」號當場被撞沉並造成了上百人傷亡，而「楚材」艦也被撞傷，段祺瑞的養子兼親信秘書羅鳳閣在這次事故中不幸身亡，令老段感到十分痛心。
事情偏這麼巧，段祺瑞等人改乘「楚泰」艦繼續前行。老段怎麼也沒有想到，因為自己的這次南下，居然會釀成這樣一件慘案，原本高興的他，一下就沉重了起來。
也許的巧合，前線的北洋第二路軍也在次日大敗，幾乎被南軍打得潰不成軍。事情是這麼回事，張懷芝率領的第二路軍本是多支雜牌軍混合而成的，因此進軍緩慢，但他們看到吳佩孚、張敬堯等人連戰連捷後，不免也著急了起來，生怕自己去晚了就沒仗打了，因此在四月中旬後，他們又改為急行軍，簡直就是要和第一路軍賽跑。
第二路軍是由江西進入湖南東部的，在向南挺進的過程中，由於進軍太速，結果把劉建藩部湘軍撤退的後路給斷了。所謂「哀兵莫追」，北洋第二路軍的急躁行動反激發了湘軍的拚死一戰的鬥志，而剛得到喘息的桂軍馬濟部也為了防止北洋軍繼續追擊而突然掉頭，配合劉建藩部打一個反擊戰。
4月26日，南北軍在湖南新市一帶發生激戰，但蹊蹺的是，人數佔優的北洋軍卻並沒有傳說中的那般神勇，主攻部隊山東第一師甫一接戰，便如潮水般紛紛後撤，師長施從濱差點就溺水而亡，而其他部隊如張宗昌的江蘇第六混成旅、安武軍等見勢不妙，也幾乎是潰不成軍，一直從醴陵、攸縣撤到了長沙。第二路軍總司令張懷芝見自己的部隊被打得丟盔棄甲，急忙從長沙跑回了漢口。
北軍失敗的原因，一是因為過於冒進，急於貪功；二是北軍初到南方，對當地的地理形勢、飲食習慣等毫不熟悉，一時間也適應不過來。譬如攸縣，這裡是典型的丘陵地帶，到處是溝渠水塘、羊腸小徑，又多有小山小丘，松林茂密、茅竹叢生，而北洋軍通常是在寬闊平坦的北方大地上訓練演習，來到這煙霧瀰漫、地形錯綜複雜的南方後，不免昏頭昏腦、難辨方向。加上當時又是梅雨季節，天氣悶熱不堪，而道路又泥濘不堪，這些因素對北洋軍都大大的不利。
湘軍劉建藩部在追過株洲後，仍舊孤軍深入，繼續向長沙前進。由於湖南新任督軍張敬堯的第七師在佔領長沙後並沒有南下，這時便正好將湘軍截住，雙方對峙了數日。為了減輕自己的壓力，張敬堯讓張宗昌收集自己的舊部並加以重新武裝，藉以反攻湘軍。
在大敗之後，張宗昌正擔心自己部隊的番號被取消，於是這次決心冒死一攻，以求將功贖罪。後來，張宗昌親率敢死隊1200人，直插湘軍中央陣地，並四面衝擊，湘軍一時猝不及防，結果全線混亂，主將劉建藩也在慌亂當中溺水而亡（也有說是因要對部下軍法從事而反被部下刺死的）。
在這次湘東反擊戰結束後，南北方的形勢才初步穩定下來。正當段祺瑞眼巴巴的盼著北洋軍繼續南下的時候，前軍總指揮曹錕卻突然帶著他的司令部於5月29日返回了天津。原來，在得知徐樹錚引奉軍入關後，曹錕十分不