奉军在巨流河击败郭松龄后，吴俊升对张作相说：“跟着郭鬼子反大帅的，营长以上都得枪毙。” 汤玉麟说：“对，这帮人都不能留。” 张作相说：“此事得看大帅怎么处理。” 1925年11月22日，郭松龄在滦州车站一栋已停业的火柴公司大楼里召开军事会议，参加会议的是奉军第三军团上校以上军官，一共一百多人，郭松龄的夫人韩淑秀也一起出席。 会上，郭松龄宣布起兵反奉，接受冯玉祥任命的 “东北国民军总司令” 一职，把所部改编为东北国民军，并对后续的军事行动方案做了详细安排。 在接下来的几天里，郭松龄率七万大军杀向关外，一路上势如破竹，几乎没有遇到像样的抵抗。 24日清晨，郭军首先切断了北戴河与秦皇岛之间的电话线路，接着拆毁了昌黎至北戴河段的铁路轨道，还炸毁了山海关附近的铁路桥梁，导致京奉铁路停运，交通中断。 25日，郭军突破奉军在榆关的防线，占领秦皇岛。负责阻拦的奉军张作相部损失惨重，只能放弃山海关，向绥中方向撤退。 郭松龄起兵，打了张作霖一个措手不及。缓过神后的张作霖，在奉天召开紧急军事会议，吴俊升、张景惠、张作相等奉系元老参会。 会上，张作霖先是对郭松龄破口大骂，指责他忘恩负义，接着又严厉批评张学良对郭松龄的放任，最后宣布一系列应对命令：在锦西地区修建坚固的防御工事，严阵以待，准备和郭军决一死战；任命张学良为前线总指挥，全面负责对抗郭军的作战事务。 郭松龄进军过程中，后方出现状况。本来，郭松龄和冯玉祥、奉系直隶军务督办李景林结成了“反奉三角联盟”。 然而，随着冯玉祥的大军杀向直隶，兵锋直逼天津，李景林恼怒之下，重新倒向张作霖。 为了获取张作霖的原谅，李景林此前郭松龄交给自己看管的奉军将领赵恩臻、齐恩铭等二十多人全部释放，并安排他们通过海路前往大连，让这些人向张作霖父子传达自己的立场。 不仅如此，李景林还下令查封了郭松龄在天津的办事处，逮捕了办事处的工作人员，扣留了原本运往前线，交由郭军的数万件棉军衣。 张学良这边，接任前线总指挥后，和张作相一起前往锦州，商量军事防御部署。经过反复研究，两人决定把阻击郭军的地点选在连山。 但是，张学良、张作相做出了严重的错误判断：他们过分高估了连山地区的地理优势和防御工事的坚固程度，低估了郭军的战斗意志和适应恶劣环境的能力。在两人看来，天气寒冷，郭军缺乏足够的御寒装备和物资补给，肯定难以长时间作战。 12月初，辽西地区气温骤降，渤海海面甚至都结了冰，这反而给郭军的进攻创造了有利条件。郭松龄抓住这个有利时机，下令全军发起总攻。 4日深夜，郭军主力对奉军左翼的发动突然袭击，只用了几个小时就成功占领了阵地。左翼阵地的失守，直接动摇了奉军的军心，士兵们纷纷四处逃跑，溃不成军。 张作相见状，知道防线已经无法守住，只能下令全线撤退到锦州，他和张学良一起乘坐火车撤至高桥。连山之战最终以奉军的全面失败告终。 连山大捷后，郭军乘胜追击，迅速占领高桥，进而又轻松的攻占了锦州。 郭松龄在锦州对部队进行了整编，因和李景林决裂，不得不让魏益三率二万余人部署于山海关一线。之后，由于沿途分兵留守，等快到奉天时，郭军只有四万余人，就兵力而言已不战优势。 12月21日，郭军和奉军隔着巨流河对峙，决战一触即发。 22日，由于受到寒冷天气、粮食短缺以及弹药匮乏的多重困扰，郭松龄匆忙下达了总攻击命令。 战斗初期，郭军进攻猛烈，一度对兴隆店的奉军司令部形成了包围之势，但就在这个时候，吴俊升率领的黑龙江骑兵部队赶到，突袭并炸毁了郭军设在白旗堡的弹药库。 弹药库被炸毁，对郭军来说是致命的打击，部队士气降到了谷底，士兵中开始流传这样的说法：“吃的是张家的粮食，穿的是张家的衣服，跟着郭鬼子造反，简直是自找倒霉！” 张学良抓住这个有利时机，加紧了对郭军的策反工作，他亲自给前线郭军的军官打电话，承诺只要放下武器，就不再追究他们的责任。这个举措让郭军内部动摇，军心涣散。早就对郭松龄心存不满的郭军参谋长邹作华，和张学良取得了联系，明确表示不再为郭松龄效力。 24日拂晓，见大势已去，郭松龄带着夫人韩淑秀悄悄离开了部队，试图逃跑。 临走前，郭松龄委托亲信霁云负责收容残余部队，率领部队向沟帮子、锦州方向转移。 郭松龄夫妇在逃往营口的途中，被奉军抓获后，遭到枪决。 郭松龄反奉失败后，在张作霖主持召开的善后会议上，吴俊升、汤玉麟、杨宇霆等人纷纷要求将郭松龄的部属 “一网打尽”。 这时，张作相站出来，苦苦劝说张作霖千万不要牵连无辜，主张对郭军部属 “一律免予追究”。 这个提议立刻遭到了大多数人的反对，张作相情急之下哭着说：“如果非要杀他们，那就先把我张作相杀了吧！” 张作相这番以死相谏的话，让在场的其他将领顿时说不出话来，张作霖也趁机借坡下驴，决定不杀一人。就这样，奉军避免了再次自相残杀。
