守李庄、黄口以待津浦路革命军进展，会攻徐州。
冯军后撤时，褚玉璞即指挥徐源泉等部3万余人跟踪追击。12月9日津浦路何应钦部已进至曹村，何即电约冯军于14日合攻徐州，冯玉祥因当面敌军主力集结铁道以北，为了便于前进包围徐州，乃调整攻击部署。先将正面的褚玉璞3万余人击破，随即以主力东进。何应钦方面原定14日发动总攻，不料北洋军先于13日反攻，幸被何应钦发觉，提前出击，大破北洋军，15日进占徐州附近各山地，冯军复自其侧背加以威胁，北洋军势遂不支，向鲁境溃退，12月16日革命军再度克复徐州。
在这场战役中，冯玉祥军的谋略颇为成功，当冯军在兰封第一次会战胜利后长驱东进，本可一鼓进出徐州附近，但因为左侧暴露，又和津浦线的革命军未及取得连络，且当时北洋军力量尚强，冯乃断然西撤，再把敌方主力吸引到徐州以西，在陇海线上施行第二度的后退歼灭战，同时让津浦路北伐大军进展容易，褚玉璞是个老粗，见到冯军后撤，立即追赶，结果在兰封遭受到第二次的覆败。
可是冯军也有弱点，当兰封第二次会战胜利后，应该乘胜追击，一击进迫徐州，这时张宗昌、孙传芳、褚玉璞均在徐州，如果对徐州坚阵封锁，围而不击，待何应钦大军到达后再统一部署，协力进攻，则不仅徐州旦夕可下，张宗昌、孙传芳、褚玉璞等都可能一网打尽。可惜冯军久战，疲愈不堪，攻抵徐州时，既无攻击计划，又缺乏充分兵力，因此对方南北两面大军增援后，即告不支而退，迨何应钦大军驰援，徐州虽克，可是张宗昌等均已先逃，未能一网打尽。
北洋军阀的失败因素很多，其中之一是互相通报多不真实，互相欺蒙，所有真实情况亦不相告，以致联络等于虚设。
二五二、阎锡山加入国民革命军
北方群雄中，阎锡山处境较为自由，他虽然局面小，却可以闭关自守，待时而动，事实上他这时期成为各方所争取和拉拢的对象。奉张拉他，南方的革命军也暗中和他连络，尤其是西北方面的冯玉祥也和他敷衍。阎锡山从辛亥革命后就稳坐太原，只求保住山西。他不是没有野心，不过很能含蓄，守份待时。奉军入豫逐吴时，他邀请吴佩孚率领精兵到山西避难，吴佩孚不是寄人篱下的人，他曾经寄食自己部下，结果都不可靠，今天反而去投奔晋阎，以吴佩孚的倔强个性，当然不予考虑。
阎锡山和冯玉祥之间本有恶感，因冯得意期间，曾进攻山西，可是冯已参加了革命，阎如果要和革命潮流结合，就不能不敷衍冯。16年3月24日，阎、冯、靳云鹗设联合办公处于赵村镇，不过这只是阎的一种手段，因阎暗中和奉张仍时相往还。
阎锡山是一个微妙的人物，在革命党中他是参加开国的人物之一，民国元年就坐上山西都督的宝座，他和这把宝座好像如胶似漆，坐了上去就分不开。北方在民国初年是北洋军阀的天下，他亦附和北洋军阀，亦步亦趋。不管是革命党人，或是北洋军阀，阎老西坚守一个原则，他就是山西，他和山西是不可分的。在北方，皖系也好，直系也好，奉系也好，他表面上都和他们虚与委蛇，可是都不卖身投靠，因此北方派系此起彼落，对他都毫不发生影响。
国民革命军北伐后，阎锡山成为仅次于张作霖、吴佩孚、孙传芳之下的第四把交椅，可是他并不跟北方军阀走，16年初他便和南方革命军暗通声气。
早在16年6月3日，山西即改悬青天白日满地红国旗，阎锡山同时把所属12万晋军改编为北方国民革命军，由大同、娘子关两路移动，不过阎对张作霖仍维持良好的关系，他有代表常驻北京，张作霖也有代表驻太原。5日阎锡山电张作霖声明，晋军出动系因奉军北退，担心临时不易布防。仅驻东天门，现已停驻井陉，不再前进。当天太原开国民大会，拥阎担任国民革命军北方总司令。第二天阎就任总司令职，通电服从三民主义。6月28日张作霖派邢士廉赴太原与阎商议解决时局的办法，奉军在京绥路增加兵力两旅，防阻商震。邢士廉劝阎和奉张合作的任务未完成，阎驻北京之代表李庆芳则向张提取消大元帅府的主张，张、阎之间藕断而丝未连。
7月17日晋军占领石家庄，奉军退走正定，晋军向南推展至顺德。19日晋军徐永昌部进驻石家庄，奉军在正定、定州、保定布置三道防线。22日张作霖向山西代表提出晋军撤出石家庄的强硬要求，在保定、德州之奉军准备进攻河南冯玉祥军队。25日张作霖和张宗昌分别派遣代表赴太原向阎锡山提议，请撤走石家庄驻军以便奉鲁军南下进攻冯玉祥军，阎置之不理。
张作霖始终不愿对阎采取强硬态度，也不打算把阎逼上梁山，直到9月初才决定对晋用兵。
奉、晋战争的爆发，是由奉军检阅使于珍被晋军商震部队扣留而引起的，这是16年9月27日的事。这天由张家口开往包头的第一次客车过永嘉堡车站，铁轨忽被晋军拆毁，在这列客车中，挂有奉方大员于珍和赵倜等专车，他们是前往绥远检阅军队的，在阳高车站被晋车截留，解送大同。
张家口是奉军防区，当第一次客车失去消息后，张家口车站即不断向大同车站查询第一次客车到达何处，及由包头开往张家口的第四次客车何时到达？大同车站均无答复。奉军第九军司令部闻讯亦向阳高车站电询一切，亦无音信。奉军于是感觉到出了麻烦，当天下午晋军发动攻奉的消息遂传遍张家口。
奉军第九军长高维岳获知晋军对奉军攻击，以事出仓卒，乃急调军队开往前方阻御，而晋军已将柴沟堡实行占领。
阎锡山致电南京国民政府，宣布誓师讨奉。同时把晋军编为三个军团，共辖12个军，17个师，12个骑兵师，7个独立旅，共拥众20余万人。其编制如下：
北方革命军总司令阎锡山
第一军团总指挥商震
第二军团总指挥徐永昌
第三军团总指挥杨爱源
第一军军长商震（兼）
第二军军长杨爱源（兼）
第三军军长杨效欧（代）
第四军军长傅存怀（后升编为第四军团总指挥）
第五军军长李生达（代）
第六军军长丰玉玺
第七军军长张荫梧
第八军军长谭庆林（即骑兵军）
第九军亦为骑兵军在编制中
第十军军长李维新
第十一军军长王懋公
第十二军军长徐永昌（兼）
直辖炮兵集团长周岱
直辖骑兵集团在编制中
直辖第四师师长傅作义
晋北镇守使赵戴文
晋南镇守使张培梅
晋军的编制微近奉军，其军队组织和调动都非常秘密，阎锡山的统御术自有一套，保密防谍工作都做得很好，所以他能保持山西一省的完整。
晋军攻占柴沟堡时，张学良、张作相正在京汉线检阅军队，接到报告即于9月29日先后返北京。张作霖亦立即电召杨宇霆、韩麟春、张宗昌等入京会商。奉方在9月中旬本拟派与阎较接近之葛光庭赴晋接洽，晋军发动后，葛不果行，遂在京与尹扶一等联名电阎，促请避免奉、晋战争，阎复艳电，尚存模糊之语气云：
“尹仲雅（即扶一）兄鉴：接俭电后，即复艳一电：计已达到，关于误阻奉方官兵前进一事，已严责大同驻军切查。顷据复称，此次误会非出我方之自动，除另令阻止外，特闻。山。艳二。”
尹等接电后随即拟复电云：
“艳一电未收到，艳二电敬悉一是。顷谒张雨帅乔梓，亦称奉晋历共患难，万不能因一时之误会致生破绽。爱国爱民之忱，溢于言表，殊为可感。于司令此次检阅军队，实系预定计划，并有册籍可查。北方大局安危，系于奉晋两方，无端破坏，我帅谅不忍为。尚望转令前方，慎重动作，静候调处，并希速复。尹扶一、葛光庭叩陷。”
此电未能发出，因京晋间电讯已告中断。晋绥驻北京代表南桂馨、薄永济、李庆芳、潘莲如、张汉章等皆于27、28两日秘密出京。
自国民革命军北伐迭传胜利后，北方问题奉晋能否合作关键极为重要，奉晋之间虽有信使长川往来，但阎锡山对奉终存畏惧，奉张对晋阎亦有怀疑。当晋方获悉奉军大员张作相、张学良、于珍、赵倜等分路检阅军队，即认为有图晋之意，加上晋方所买军用品在天津被扣，京绥路款停止发付，奉方且亟亟索还石家庄，这些是晋方发动军事行动的近因。至于远因则当7月中旬，国民政府曾下令命冯玉祥攻山东，阎锡山攻河北，阎、冯奉命并没有行动，因为他们各有不能作战之原因。如冯玉祥对靳云鹗不能控制，又还未予以解决，倘冯有所动作，靳在其后发动，冯岂不是进退失据，而冯和唐生智关系也不好，冯既然自身立足未稳，焉有余力向外。而阎、冯之间隔阂颇深，阎对冯完全没有信心，既怕他，又厌他，认为冯在河南不肯出击山东是有意取巧。而冯玉祥也认为阎锡山取巧，向来坐收渔人之利，并且对奉军没有作战的决心，当奉军由河南退河北时，正是晋军截击奉军的大好时机，在那个时候阎都不肯干，则是证明阎完全没有对奉作战的决心。双方相互狐疑。迨至7月末，奉、晋妥协的传说颇盛，时冯的代表亦长驻太原，某日冯的代表到了大同商震防区，适逢商震在检阅军队，冯的代表亦获机参加，商震阅军时曾问士兵：“你们服从何人？”答：“商总指挥。”商再问：“除了我还服从谁？”答：“阎总司令。”商再问：“你们是什么军队？”答：“国民政府之军队。”商又问：“你们的敌人为谁？”答：“张作霖。”冯的代表亲眼见，亲耳听，大为满意，以此报告冯，冯对阎的疑虑于是大为减少，阎、冯之间隔阂为之消除不少。双方陆续互派要员说明各自困难，因此增加不少谅解，冯支持阎攻奉，而阎亦因有冯助才敢攻奉。
阎锡山参加国民革命，誓师讨奉的电文，是由山西驻南京代表刘朴诚于16年9月30日出席南京特委会报告山西情况时宣布，所以南京、上海的报纸均于10月1日披露，电云：
“革命本不得已之举，是以本总司令，虽师发在途，犹不惜委曲婉转，与张作霖周旋。原冀其有所悟悔，以期和平解决。乃半载以来，屡与开诚相商，终见固拒。近更庞然自大，盘踞北京，不谋与民合作，只求一己尊荣。且日肆以武力压迫国人。既无悔祸之心，何有改善之望。我师旅久滞于途而士怨，车辆常留军中而田荒，既忍无可忍，又望无可望，兹不得已，随诸同志之后，誓师北伐，以扫除三民主义之障碍，以达救国救民之目的。今与诸将士约：行军所至，必须不扰民。与敌相遇，必须不怕死。怕死者杀不赦，扰民者杀不赦。更与将官约：痛除地盘思想，省政由省人解决，国事由国人解决，以奠国基。尤愿国人以公平内政，图全民之协进。以改善外交，谋国际之平等。国事甚大，治理甚难，勿轻易，勿愤激，当忧深思远，慎重将事。敬为此誓！阎锡山。艳。”
阎锡山不是一个轻举妄动的人，如果没有周全的部署，他是不会轻于孤注一掷的。他在7月间即暗中策划，并且和奉方虚与委蛇。他的重心是从整顿军队入手，而整军工作以健全下级军官最为重要。因此曾在南方秘密网罗黄埔军校的学生到山西服务，从7月到9月，黄埔同学陆续至山西的，传闻已达两三千人，晋军中的排、连、营长多数都是黄埔学生。
奉方确知晋阎正式参加革命军讨奉行动后，最为痛心，据吴俊升对人发牢骚说：“奉方对于他人容有对不住之处，但对阎锡山总算仁至义尽。去年冯玉祥进攻山西，奉方不分昼夜，拚命赴援。事定之后，绥远地盘给予山西，铁路收入双方分取。追击冯玉祥败军时，晋方要求奉方勿过绥远，奉军亦即照办。要求奉军勿置重兵，至今平地泉仅有奉军两营。于珍经晋军防地而至平地泉检阅部队，随身所带不过参谋副官，足以证明奉方对晋毫无作战部署与准备。奉晋双方重要人员随时均有见面，奉方整理内部，点验军队，决无对晋作战之意，晋方代表在北京岂有不知，即有怀疑，亦不妨明白质询。今竟事先毫不表示即将于珍等人全部扣留，实在太不够朋友。”
吴俊升这种想法也可以说是奉方大多数人的想法，同时他们认为阎锡山自以为弃暗投明，可是在时间上的选择则非常错误，因为革命军阵营中正闹宁汉分裂，所以南方革命军势力不能给阎以强有力的支持，至于冯玉祥虽已消灭了靳云鹗，但阎、冯之间并不能水乳相融。所以这个时候奉方可以全力对付山西，如果解决了阎锡山，北方腹心肘腋之患就可以消灭，河南、陕西问题均可迎刃而解，北方统一可以告成，这是奉方的如意算盘。
16年10月2日张作霖发表讨阎通电，电云：
“（前略）阎锡山长晋有年，从前一