龙潭战役后，张作霖估计南京国民党军一时无力大举北进，决定在津浦路南段采取守势，转而向河南方面进攻冯玉祥。冯玉祥为摆脱困境，以许诺直隶、京津地盘为条件，争取与阎锡山结盟，共同对付奉军。9月29日，阎锡山发出誓师讨奉通电。10月4日，张作霖亦明令讨伐阎锡山。晋奉关系彻底破裂。
晋奉开战后，冯玉祥为配合晋军作战，也于10月中旬向张宗昌的直鲁联军展开攻击。晋军对奉作战，先胜后负，最后双方在娘子关、雁门关一线形成相持状态。西北军对直鲁联军之战，则先负后胜，在兰封一战中俘获直鲁联军3万余人。在徐州战役中，西北军与何应钦的国民革命军联合作战。张宗昌、孙传芳率残部北逃。
1928年2月，重新上台的蒋介石在南京主持召开了国民党二届四中全会。会议决定继续北伐。4月7日，蒋介石以国民革命军总司令的名义下达总攻击令。北伐军进入山东后，进展顺利，5月1日一举占领济南。未料日本以保护其侨民为借口，悍然动武，于5月3日制造了震惊中外的“济南惨案”。日本的侵华行径激起了中国各界的民族义愤，也导致奉系内部发生分化。常荫槐、潘复等奉系人物鉴于国内政争致外人乘隙，劝张作霖顺应潮流，停战言和，免为后世唾骂。孙传芳亦表示不能再负责前线军事：“现在济南事变，日人侮我太甚，本人受良心之督责，不愿再事内争。”在战场失利和一致对外的舆论压力下，张作霖于5月9日发表了停战议和通电。