日臨陣倒戈，奉軍暫編一師退出豐臺，造成了奉軍西線潰退。此時，奉軍第一師投入戰斗，才阻止住直軍的追擊，并將長辛店收復。

此后，吳佩孚又采取誘敵深入戰術，指揮直軍且戰且退，待奉軍進入伏擊圈后，秘密地率部繞至奉軍側背，突然發起猛攻，終使西線奉軍全線潰退。

在東線，交戰之初奉軍一度曾掌握了主動。但在西線奉軍潰退后，東路奉軍第一梯隊的旅長鮑德山不聽指揮，按兵不動，總司令張作霖只好指揮部隊全線退卻。

第二梯隊司令張學良所部，戰斗力較強，戰前也有準備，是奉軍的主力。

但是，吳佩孚在西線獲勝后，調其嫡系第三、第二十六師到東線，并親自指揮，攻擊張學良的部隊。

張學良雖然率部英勇抗擊，將其進攻打退，但因為奉軍在整體上敗局已定，只好指揮部隊有秩序地向后撤退。

第三梯隊司令李景林指揮所部在姚馬渡將直軍的進攻擊退，俘直軍千余人。但當西線奉軍全線潰退的消息傳來，東線軍心為之動搖。直軍乘勢全線出擊，進攻奉軍第三梯隊司令部所在地馬廠，殲滅奉軍七千余人，迫使奉軍放棄楊柳青，退守北倉。

軍糧城的奉軍與乘火車開來的二萬余直軍發生戰斗，因眾寡懸殊，被迫退往灤州。

至此，奉軍在東、西兩路均告失敗。士兵犧牲二萬，戰敗逃亡者萬余，被直軍繳者四萬余人。

五月十日，直系王承斌率其第二十三師開進天津。

這時，灤州英國領事出面調停，以奉軍退回關外，直軍停止追擊為雙方停戰議和條件。

六月十八日，直、奉兩方代表在秦皇島海面的英國克爾留號軍艦上簽訂了停戰條約：以榆關(今山海關)為兩軍的分界線，奉軍撤出關外，直軍除酌留一部駐防榆關外，大部撤回原防。至此，第一次直奉戰爭宣告結束。

此次直奉的戰事，前后也不過只是六天。

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