张作霖这一个通电发出后，第二天夜里，西路便在长辛店开火了。接着东路马厂，中路固安，也一齐发生激战。吴佩孚因见战事重心在西路，便亲赴长辛店督战。前敌指挥董政国，见总司令亲来，格外猛烈进攻，士气也倍觉勇壮。奉军张景惠见直军勇猛，传令炮兵队用排炮扫射，却不料吴佩孚早已有了准备，教军士们都埋伏在树林之中。那炮火虽烈，却也不能怎样加直军以损害。双方鏖战了一日一夜，奉军把所有的炮弹，已完全放完，此次战役，西人观战，皆谓各国战争，从无用炮火如奉军此次之厉害者，可见奉军致败之因，而其炮火之猛烈亦可见。后方接济又没有到，炮火便突然稀少起来。吴佩孚因向董政国道：“敌方的炮火已尽，我们不乘此机会进攻，更待何时？”董政国得令，便命掌号兵士，吹起冲锋号来。一时间直军都奋勇而进，奉军死命敌住，双方又战够多时。奉方看看抵敌不住，兵心已见慌张。直军见敌军阵线将破，加倍奋勇，奉军正要退却，恰好张作霖因恐张景惠有失，派遣梁朝栋带同大队援军赶到，奉军声势顿壮。梁朝栋令兵士用机关枪向直军扫射，直军死伤甚多。吴佩孚传令急退，奉军乘势追赶，追到良乡相近，直军早已退进城去。
奉军想过去抄击，不料刚到城边，忽然地雷炸发，把奉军炸死了好几百，伤的更众。以吴氏之勇，安得轻易退却，此中显然有诈，而奉军不知，冒昧追袭，宜有此役，此用兵所以贵知彼知己也。张景惠慌忙传令，退回长辛店。吴佩孚见奉军退去，正想反攻，恰巧援军赶到，不觉大喜，立即传令进攻，想不到奉军大队援军，又从侧面攻击过来。吴佩孚因唤董政国道：“敌军气势正盛，炮火又烈，我们且暂时退回良乡，再设计破他罢！”又退兵，却是奇怪。董政国虽不知他什么意思，只是军令所在，怎敢违抗，自然遵令而退，改取守势。张景惠乘势进逼，吴佩孚又传令退军涿州。