直皖戰爭漫天風雲，擾攘中外，可是正式開火不過三天，連同首尾，只是五天而已。
民國9年7月14日晚，直皖雙方正式開火。直軍號稱討逆軍，分為兩路，吳佩孚為前敵總司令兼西路總指揮；薊榆鎮守使兼第四混成旅旅長曹-為東路總指揮；第一混成旅旅長王承斌駐鄭州為後路總指揮。西路是雙方主力軍的戰場，直軍在高碑店，皖軍在涿州、固安和淶水。
14日皖軍第一軍以十五師為先鋒，向直軍第三師進攻，直軍退出了高碑店。同日，東路皖軍由梁莊、北極廟一帶向楊村直軍進攻，直軍在鐵路橋邊架設大炮，雙方勝負未決。
16日天津開到日軍護路隊，強迫直軍退出鐵路線二英里以外，因此直軍防線打開了一道缺口，皖軍遂乘虛而入。直軍放棄楊村，退守北倉，京津鐵路因此不能通車。
從14日到16日，這三天戰爭中，一共打了兩仗，都是直軍敗北。
17日，戰爭情況起了變化，尤其是西戰場，吳佩孚退出了高碑店後，率領一部直軍繞出左翼在涿州、高碑店之間的松林店，進行突擊，這是皖軍前敵總部的所在地。總部內一切很平靜，曲同豐好整以暇地準備直搗保定，生擒曹吳，以立不朽的大功。不料槍聲突起，敵軍已經掩入。傳說吳佩孚輕騎率領精兵衝進曲的司令部，曲吳本有師生淵源，原來曲同豐曾在武備學堂當過教習，而吳佩孚則在武備學堂受過訓練，因此應該是師生，吳見到曲還行了一個軍禮，接著便請這位「老師俘虜」上車去保定。
由於曲同豐和司令部的全體高級將領全數被俘，第十五師劉詢所部和邊防軍第三師陳文運所部，便像山倒堤崩一樣從高碑店敗退下來，當天直軍就佔領涿州，並向長辛店追擊前進。第十五師原屬直軍，是馮國璋的衛隊，因為馮死後這支軍隊一直在段範圍內，所以被迫前來作戰，現在情況發生了變化，因此該師第二十九旅旅長張國溶，第三十旅長齊寶善率領一部分士兵向吳佩孚投降。另一部分退到北京，段急忙下令關閉城門，不許他們進城。
東戰場方面的變化，自然是因為奉軍助戰，聯合直軍，夾擊皖軍。17日，徐樹錚在廊房聽到西線皖軍戰敗，乃匆匆趕返北京，他所指揮的邊防軍遂在沒有統帥指揮的情形下，不戰而投降直軍。
17日，天津領事團派出美、英、法、日四國護路軍，率同工程人員修復楊村鐵路，京津火車遂恢復通車。
同一天，吳佩孚向曹錕致電報捷，略稱：
「現邊軍第一師曲同豐師長因傷亡過多，有傷人道，派副官吳敬珉同天主教李司鐸前來，請求休戰，已派隨辦營務匯春芝接洽。十五師齊旅長忱安，張旅長拱宸亦派執事官持函前來，謂該師原與直軍一致，因在積威下有不得已苦衷，願以全師來歸。師長即函請齊親來松林店面定辦法，現雙方正面炮火已熄，仍令前線嚴防。又接前方電話報告，陳文運全師，已被我軍右翼蕭、彭兩旅擊散，其曲同豐一旅願繳械投誠。十五師完全歸順我軍，第六旅明早可到琉璃河，奉軍郭旅長現駐涿州東門外，明早進城，師長亦明日到涿。」
7月18日皖軍主帥之一的曲同豐押抵保定，在曹錕的迎賓館「光園」正式行獻刀典禮。曹錕自稱敬慕明將戚繼光的為人，所以把這座接待外賓的招待所冠以「光園」之名。
曲同豐是山東人，和吳佩孚同鄉，和曹錕亦是熟人，這次相見，一為座上主，一為階下囚。可是曲同豐頗識時務，他表示是自願投降的，所以樂意讓舊友舉行「受降禮」。曹錕在大廳中站立，曲同豐由直軍將領陪同，全副戎裝，步履鏗鏘，進入大廳，後面還有其他被俘的軍官，曲首先由腰間解下軍刀，雙手捧獻曹錕，並且朗聲說：「鄙人今天願意向貴經略使投降，特將軍刀獻上，宣誓決不與貴軍為敵。」曹錕雙手接刀後，又將軍刀發還，用和悅的音調對面前的降將說：「本使今天願意接受貴司令投降，貴司令作戰勇敢，本使深為敬佩，特將軍刀發還，仍請佩帶。本使當按照優待俘虜條例，予貴司令以最優待遇。」受降禮完成後，兩人握手敘舊，歡若平生。
曹錕受降後，即發出通電云：
「為通告事，昨段軍曲同豐等現已解到保定，見面時曲等將軍刀自行除下，雙手捧向錕云：鄙人等今願在貴使麾下投降。並宣誓云：彼等俘虜期間，對於本軍之宗旨決不有所違背之舉動。由錕將刀雙手接受，並云：本使茲承受執事之投降，閣下等勇敢可欽，仍舉軍刀給還佩帶，並得享受軍事慣例待遇俘虜之自由，除少數畏怯軍人及有污軍人資格者外，其餘均按級受本軍優待云云。此種軍人俘虜，將來當歸正式法庭審理。除飭前方軍隊查照此種待遇俘虜軍例外，並嚴令全軍勿得因段祺瑞近有懸賞謀取錕等性命，致生報復之念，而違背軍人在戰爭外應保持人道之主旨，此令。」
曲同豐在保定獻刀後，即發出通電，勸告邊防軍棄暗投明，共起討「賊」。段祺瑞在北京獲悉曲同豐這一幕丟臉的投降獻刀戲以及通電討段後，已經是大勢全去，氣也來不及了。
段芝貴以火車為司令部，在戰爭期間竟打麻將，身為主帥，如此兒戲，難怪皖軍不堪一擊了。小段是北洋時代出名好打麻將的，當時北洋好此道的有梁士詒、段芝貴、王克敏、孫慕韓、潘復、張弧等，尤其是梁、段、王、孫幾乎每晚必聚，常賭到天亮。梁士詒大小不拘，常在牌桌上看公事。
小段在牌桌上指揮直皖戰爭，敗訊傳來，牌局未終而大呼開火車逃走，後來在北京傳為笑談，列為直皖戰爭野史中一段佳話。
可憐的段祺瑞用了段芝貴和曲同豐兩員大將，如何不敗。
段芝貴兵敗逃回北京，在當時上海報紙上的通訊，傳為笑談，特抄錄數段如下：
定國軍總司令段芝貴，在前敵督戰，其辦公處設在火車上。車前懸一木牌，大書「總司令處」四字，辦事者至有百餘人之多。車中除軍用品外，有煙槍煙盤十四副，呵呵水數百打，麻雀牌七副，大菜司務二十四人。迨前鋒與直軍交觸，戰事小挫，眾隨員知必無幸，勸小段早為之所，小段曰：「我誓與定國軍同生死，諸位怕死，竟請返京可耳。」眾以其言壯，皆無辭而退。十三號有直軍一營來詐降，小段益自詡。至夜半，降軍襲擊總司令部，小段自車上墮地暈去。為一車站站長藏過。破曉，詐降軍退去，站長始送之回司令部。從者群起詢問，小段曰：「此何足怪，君子可欺以其方，無傷也。」即至車內檢查鴉片，臥而吸之。眾以其能鎮定，頗倚賴之。至次夜，忽聞西北有槍聲，隨員皆至司令臥室請示。小段已不知去向，旋得探報，知是本軍放哨，眾心雖安，乃以總司令失蹤，四處搜查，擾攘一夜，至次晨，始得之於鄉農家柴堆內。於是群皆匿笑，而總司令之威望掃地矣。迨前敵十五師戰敗，向後退回，小段誤為直軍，急命第一師擊之，及知誤會，十五師將士以同類相殘，怒不可遏。繼見總司令之火車，車頭已向北，知將預備逃亡，遂以機關鎗射擊，而小段急令火車添掛龍頭，逃回京中。沿路兵士數百人，攔住去路，擬向小段訴說第一師從後擊射，自相殘殺之事，乃小段不問死活，只令開車，以致軋死多人。迨抵京寓，家人聚詢，只以手摸頭，連呼好險好險，別無他語。後聞車站站長藏段事發，被直軍槍斃。小段向空叩頭，痛哭流涕，謂為救命恩人，兼延僧道在家，為之超度。忽通緝禍首令下，復狼狽逃入東交民巷，而僧道道場，亦半途而止，此亦定國軍將士中之滑稽史也。
段芝貴以定國軍之頭銜，前敵一敗，狼狽回京，遽通電辭職。其電稿措辭雖不甚佳，而駢四儷六，亦頗通順，說者謂其倉皇逃亡之際，竟能搜索枯腹，作此儷語，亦一異事，不知此中實有最趣之談料也。先是小段有西席某甲，一老學究也，皖直未決裂之前，小段躍躍欲試，主戰甚力，某甲力勸之，不聽。及被任為定國軍總司令，欲作一宣言書，用告將士，命甲起草，書中多忠君愛國語，小段以其不合時務，棄之不用，另請他人代撰。甲雖頭腦冬烘，固以文豪自命者，頗不悅。冷語謂段曰：「吾文雖不佳，原備有二稿，今居停閱其一，即匆匆請他人捉刀，吾第二稿固無容再呈居停指正，留為將來備用可也。」小段以其迂，亦不理會。及小段由前敵逃回京師，風聲鶴唳，草木皆兵，急擬通電辭總司令職，冀減罪戾。倩人覓向所撰宣言書者，已先逃矣。不得已仍央甲為之，甲即於袖中出電稿曰：「吾前言有第二稿，固早已備矣。」小段閱之，稿系四六，措辭頗得體，繼念甲料已必敗，反有譏諷之意，撕其稿，怒而擲諸地。甲冷笑而出，未至中庭，小段親自追之曰：「我固知君良厚，特滑稽耳。吾亦不芥蒂，請君再照原稿錄出，吾當不易一字。」於是遂將西席所擬之稿拍發，故其措辭甚從容雲。
現在特抄錄兩位當時親歷其事的人物的筆記。一是張一-的直皖《秘史》：
「直皖兩軍之戰區，分東西兩路，東路在京奉鐵路沿線；西路在京漢鐵路沿線。皖軍東路的指揮為徐樹錚，西路指揮為段芝貴。直軍則派吳佩孚為西路總指揮。曹-為東路總指揮。茲將兩路戰況分列如下：
東路戰爭狀況：七月十五日夜九時卅分，西北軍第二混成旅馬、步、炮、工、輜各隊，及邊防軍第三師步兵二團，共約一萬五千人，分三路由張莊、蔡莊、皇后店進攻楊村之直軍防線。直軍在楊村者，為第四混成旅，分步、馬、炮、工、輜及機關鎗隊若干，又直隸警備軍步隊廿營，共約二萬人。在楊村北部十里正式開戰，槍炮齊鳴，血戰至烈。段兵多不願戰。惟被上官逼迫，乃不問方向，任意放槍，炮隊亦分三隊轟擊，每隊約有野戰炮六尊。直軍士氣甚壯，極為鎮靜，亦列陣還擊，戰至午夜二時半，各換生力軍，再接再厲，重複大戰，聲震山嶽，死傷盈野。至十六晨，兩軍血戰更加激烈，直軍已佔優勝。直軍在楊村站吊橋之兩旁排列大炮多尊以資禦敵，而此地適與該處之日本防軍駐紮所為比鄰。當邊軍失利時，忽有日本軍官多人出面抗議，非將該處所有大炮即時移走不可，並聲言不准在鐵路附近兩英里以內作戰。直軍不得已，只得後退。時邊軍由直軍防線之裂口蜂湧而至，勢極凶湧。直軍因左右翼不能聯合，頗為棘手，專以機關鎗隊押後，順序而退，隊伍極整，致將前追之邊軍轟殺無數，直軍退至北倉及李家嘴之中間，陣勢始定。時有奉軍一營馳至相助，聲威大振。嗣又陸續而至，遂於十七日上午與直軍聯合進攻，由廊房向前猛擊，段軍紛紛潰敗，死傷不下千餘人。從此段軍一蹶不振，連日與奉直軍交綏，著著退後。至廿日後，京奉線一帶段軍已逃走一空，繼欲向蒙邊逃竄，又為察哈爾都統王廷禎，綏遠都統蔡成勳，分飭軍隊攔阻，大有窮無所歸之勢。徐樹錚當戰爭失利時，即逃回北京，或居六國飯店，或往某國人家，行蹤詭秘，令人無從捉摸雲。
西路戰爭狀況：十四日晚八時，琉璃河之邊防軍第一師第一團馬隊，及第十三師第一營步軍，向直軍第十二團第二營開始總攻擊，雙方戰鬥至二小時之久。直軍初以來勢猛烈，略退避之。邊軍前進，甫欲奪取第一防線，直軍忽爾反攻，邊軍抗禦不及，退回原線。至十一時，邊軍又往攻直軍之右翼第三營，直軍第二營由邊軍右翼抄擊，兩路夾攻，邊軍大敗，退回琉璃河本陣。十五晚十時，段軍又向駐紮高碑店之直軍攻擊，當由吳佩孚率隊將段軍遮斷。段芝貴又下令逼迫前進，將士不應，兩翼先退，正面軍隊亦同退卻約卅餘里。十六日兩軍相戰，段軍又敗，傷亡甚多。十七晨，直軍與邊防軍第一師大戰於涿州之北，邊軍相率潰逃。旅長范尚品陣亡，程旅長無力抵抗，亦即潛逃，其餘團營長及兵士傷亡者不計其數。師長曲同豐鑒於全軍之戰鬥力已失，即樹白旗，向吳佩孚求和。吳命先繳軍械，再行停戰。旋曲氏親自投降，吳拒而不見，命解往保定，請曹錕處分。曹受降後，仍優禮相待，勸其去逆效順，曲遂發電諄勸邊防軍全體與曹一致，共討小徐。曲為段氏最識拔之弟子，寵遇不亞小徐，今乃倒戈相向，宜段軍之全體潰敗，無可收拾也。同時劉詢之十五師亦全部投降，解除武裝。劉詢且乘隙潛逃，不知去向。定國軍總司令段芝貴在西路指揮戰事，無往而不敗，最後以身負巨創，逃回北京。自是西路統率無人，兵士益無鬥志，一遇直軍，非降即逃。二十日午後，直軍大隊抵長辛店，即將四圍潰散段軍一律掃清。」
直系所最攻擊的親日派曹汝霖回憶錄中，記敘直皖之戰尚稱客觀：
「……後來吳佩孚通電討段，竟說為國除奸，這見得他太無修養，出言太放肆了。並自河南分兵進駐近畿，竟對合肥（指段祺瑞）有宣戰之勢。於是合肥檄討曹錕吳佩孚，以邊防軍兩師，西北軍三混成旅為主力，編成定國軍，自任總司令，以徐樹錚為副司令，派段芝貴為前敵總指揮，在長辛店設指揮部。段芝貴料此戰不會長久，遂在火車上設總指揮部，很露輕敵之意。張作霖因受段在團河冷淡，曹錕又極力拉攏，遂亦袒曹。吳光新時率二十萬大軍為長江上游總司令，合肥此著，本大有用意。豈知吳光新忽發奇想，適於此時赴武昌，大宴鄂中將領，被王占元扣留。皖系軍分東西兩路，東路由徐又錚率西北軍三混成旅，在楊村方面與直軍曹-作戰，且防奉軍入關。西路由曲同豐陳文運分率邊防軍兩師（還有一師駐山東），在涿縣琉璃河對抗，並令丁士源以運輸飛機供運輸。東路徐又錚進軍頗順利，已越過廊房進到北倉，預備改裝警察隊進入天津（因軍隊不能入租界）。西路初出順利，適逢大雨，彼此在雨中相持兩日，兵士在壕中，雨水過膝，仍在壕不動。聞吳佩孚於大雨中在大樹上掛電話，不停向保定催派援軍，並用鞭炮在火油筒中燃放，以節省子彈，聊助聲勢，足見直軍兵械兩缺，急待救援。余不知兵，惟想對方已力竭待援，何勿揮軍前進，反令軍士困守雨壕之中，豈不令士氣沮喪，這是什麼兵法？前方陣勢如何佈置，我不明白，到了第五日陳文運軍已退守固安，曲同豐尚在前線，而援直之奉軍尚在途中，奉軍非能朝發夕至，在此中間，不知曲陳兩軍作何行動，真令人百思而不可解！迨奉軍到達保定，曹錕已預備糧食，不待休息，即令先派一部分馳赴增援。吳佩孚見援軍已到，即令援軍代守防地，自己率領勁旅渡琉璃河，迂迴直趨長辛店之後，聞段香巖（段芝貴）尚在車中打麻將，秘書長梁眾異（梁鴻志）屢催增兵西路，段終遲遲不發。等到吳佩孚率兵逼近長辛店，子彈已落到火車，即倉皇開車進京城。其時東路徐又錚正預備驅軍入天津，聞西路敗訊，不敢前進，退守廊房，回京視察。曲同豐在前線被俘，主將被俘，西路軍隊即潰不成軍。邊防軍及西北軍的精良軍械，均為直奉兩軍分贓而得。聞合肥預令兩路不許用重炮，恐火力太猛，傷亡過重，雖似宋襄之仁，亦已有輕敵之心。僅五日間，戰事即告終結，自有戰事以來，未有若是之速也。
此次戰事，皖方以新銳的武器與陳舊之直軍相爭，正如以石投卵，決無敗理。豈知有石而不能用，則卵雖軟弱，亦可淋漓盡致，使你無能為力。可知無將兵之才，雖有堅甲利兵，亦是徒然。此次皖方之敗，即由於此。
合肥自敗訊到來，即蟄居府學胡同寓邸。上呈自劾，請將一切官職勳位榮典一概褫革，聽候處分，一人負責實踐獨自負責諾言。此老倔強負責，卻為可佩。但在北方之皖系軍隊，從此完結，北洋軍隊，從此解體，不幸言中，不勝感歎。
是役也，論者謂又錚所擬作戰計劃，頗合軍事原理，而仍失敗，以為不照他計劃而行之也。余不知軍事，又未見又錚計劃，不敢置一辭。惟以愚見所及，為客觀之評論。段香巖本稱宿將，又是老輩，不免倚老賣老，自負輕敵，以為奉軍何堪一擊，直軍更無論矣。他狃於復辟之役，不察情勢之不同，甚至在車中打牌，由北京製造饅頭，送到軍前。他料此次軍事，指日可勝，判斷錯誤，此其一。曲同豐、陳文運。雖系日本士官出身，曲是山東老粗，勇而無謀。陳則無軍人氣，只知趨承，未戰先怯，絕少住宿兵營，已背官不離兵，兵不離官之原則，更談不到與士卒同甘苦，何能當指揮之任，此其二。邊防與西北兩軍，成軍不久，訓練不足，下士雖經講武堂訓練，均未經過戰事，指揮未如意，兵士不能人自為戰，此其三。邊防軍以馬子貞（馬良號）一師訓練最好，調駐山東，不及調回，致後備無軍可援，此其四。吳光新被扣留於武昌，影響軍心很大，此其五。此次因重奉輕直，故以徐又錚當東路。假使以又錚西北軍當西路，先擊敗直軍，則奉軍亦不致先入關援曹。又錚東路已將入天津，實為西路所累也。我曾於開戰前問阪西利八郎顧問，他是參戰軍顧問。以這次戰事之預測，他說邊防軍訓練不足，指揮官及下士都沒有戰爭經驗，用以作戰，未免過早。這支軍隊只能服從命令，不能人自為戰，全靠指揮官之如何了。真是一語破的。」
以上是親歷目睹這場戰爭的報導。
段祺瑞迭接敗耗，不料他數年心血，竟毀於一旦，三天的考驗才知道皖系的軍隊如此「不經一戰」。他是一個剛強的軍人，這時真想自戕，幸左右監護嚴密，勸他不必尋短見，因為直軍雖已開火，成為敵人，究竟還有同袍之誼，是不會過分的。於是他把靳雲鵬找來，靳這時見到老段，也不知用什麼話安慰他，段只是簡單地說：「事已至此，你和他們還可以談話，趕快去和他們商討停戰吧，條件方面我沒有什麼意見，只希望不要把戰爭帶進北京城。」
靳雲鵬從府學胡同段公館出來，就去找傅良佐，請他去天津跑一趟，代表靳自己向直軍求和。傅到了天津徑赴直隸省長公署求見省長曹銳，曹銳沒有見他，也不准他離開，他便被囚於省長公署。
北京城內緊張萬分，前線軍隊狼狽退下。段祺瑞沒有辦法，只好親自去見徐世昌，請徐下一道停戰令，免得北京城不可收拾。徐世昌待段辭出後，望著他的背影，冷笑說：「早知今日，何必當初呢？」
當天，徐世昌頒下停戰令云：
「前以各路軍隊因彼此誤會，致有移調情事，當經明令一律退駐原防，共維大局。乃據近日報告，戰事迄未中止，群情惶懼，百業蕭條，嗟我黎民，何以堪此？況時方盛暑，各將十躬冒鋒鏑，尤屬可憫。應責成各路將領，迅飭前方，各守防線，停止進攻，聽候命令解決，用副本大總統再三調和之至意，此令！」
十九日，段有通電引咎辭職，電云：
「保定曹經略使、天津曹省長、盛京張巡閱使、南京李督軍、南昌陳督軍、武昌王巡閱使、開封趙督軍、歸化蔡都統、寧夏馬護軍使同鑒：頃奉主座電諭：『近日疊接外交團警告，以京師僑民林立，生命財產極關緊要，戰事如再延長，危險寧堪言狀？應令雙方即日停戰，速飭前方各守界線，停止進攻，聽候明令解決』等因，祺瑞當即分飭前方將士，一律停止進攻在案。查祺瑞此次編製定國軍，防護京師，蓋以振綱飭紀，並非黷武窮兵，乃因德薄能鮮，措置未宜，致召外人責言，上勞主座之廑念。撫衷內疚，良深悚惶！查當日即經陳明，設有貽誤，自負其責。現在亟應瀝陳自劾，用解愆尤，業已呈請主座，准將督辦邊防事務，管理將軍府事宜各本職，暨陸軍上將本官，即予罷免；並將歷奉獎授之勳位勳章，一律撤銷，定國軍名義，亦於即日解除，以謝國人。謹先電聞。」
在這個電報中，他故意漏去直軍最重要的一個人吳佩孚，可以見到段對吳咬牙切齒之恨。
段在皖軍戰敗後，由團河回到府學胡同，既不逃天津，也不奔租界。
皖系之敗，不只在東西兩戰場上，其他各處也是敗訊頻傳。山東德州本被皖軍馬良攻入，守將商德全退走，嗣由奉軍往援，奪回德州。信陽方面皖軍趙德龍與河南旅長李奎元激戰，趙亦敗北。察哈爾都統王廷禎響應曹吳，率軍入駐康莊，在居庸關方面與皖軍一戰，皖軍大敗。