直军在前线的一切布置妥当后，吴佩孚随即下令扣留赵恒惕的代表。原来赵的代表钟才宏和唐义彬看见吴佩孚调兵遣将时就知道事情不妙，乃悄悄地离开湖北，回转湖南，只留下萧光义一人在汉口等着见吴。吴佩孚指责萧光义捏造假情报欺骗赵恒惕，是引起湘鄂战争的罪魁祸首。
与此同时，吴佩孚向湖南提出了两个反条件：（一）湘军应完全退出湖北；（二）惩办制造战争的湘军师长宋鹤庚、鲁涤平。
至于任命蒋作宾为湖北省长问题，吴表示可以由北京考虑，其余如废督、自治等问题则概不考虑。
赵恒惕获知吴佩孚翻了脸，大吃一惊。八月十九日他到蒲圻召开军事会议，下级军官和士兵们推举代表见赵呼吁请战，骑虎难下的赵恒惕，于二十二日最终下达了攻击命令。
二十二日，湘直两军在汀泗桥展开了争夺战，湘军被阻于强烈的炮火网不能前进。这时赵恒惕已上了火车，准备返回长沙，看见战地情况不妙，又从火车上下来。亲自组织了敢死队，冒着炮火一鼓作气夺到了直军的四挺机关枪，直军被湘军的勇猛攻势所吓倒，只好向后退却。
赵恒惕看见直军已后退，才重新上火车回长沙。
二十三日，获得增援的直军发动反攻，夺取了汀泗桥火车站。二十四日湘军再度施威，把直军压迫到汀泗桥以北，汀泗桥火车站重入湘军之手。
二十五日靳云鹗旅被湘军包围，战况对直军越发不利。但战场发生了一个意外，直军在后撤时遗弃了很多枪枝，装备落后的湘军纷纷争夺这些战利器而阵形大乱。直军乘机反攻，湘军抵挡不住，向蒲圻和赵李桥败退。
此时湘军右翼独立旅旅长易震东忽然率部倒戈，使湘军右翼发生动摇，径向通城迅速撤退。易震东是葛豪的表兄，湘军“援鄂”前，赵恒惕派葛去见吴佩孚，葛被吴留了下来。湘鄂战启，原葛豪统领的铁路警备队改编为独立旅，赵恒惕便以葛的表兄担任独立旅旅长。
吴佩孚随后又命海军在金口决堤水淹湘军，湘军猝不及防，左翼湘军因之也不能立足，向临湘迅速撤退。
赵恒惕在长沙获知前线战况不利，于二十六日再赶赴前线，统帅的亲临，勉强使湘军阵脚稳定了下来。
和王占元的鄂军相比，湘军肯定是占绝对优势，但比起强大的直军，湘军就相形见绌了。更大的问题是军火无继，饷粮困乏。本来湘军一心想打下武汉，可以从汉阳兵工厂补充弹药军械，现在这个计划落空了，加之湘军久战疲劳。
而新投入战斗的直军本就是生力军，而吴佩孚陆续调动了海陆军，源源补充，可谓兵强马壮。两者对照，湘军完全处于劣势。
赵恒惕原来就不太赞成“援鄂”用兵的，他最担心的，就是可能召致吴佩孚的迎击，现在不幸而料中了。一切都和他担心的一样，他不愿见这场军事赌博失败，在饥不择食的情况下，他收容了在广西不能立足而逃到永州的桂军沈鸿英部。
张辉赞向赵建议，主张解决沈鸿英，改编他的军队。可是赵宅心忠厚，认为沈穷而来归，处决他殊为不义。因此他给沈鸿英以“湖南援鄂自治军第三军”的番号，令其火速开赴前线。
二十七日，吴佩孚组织总攻岳阳。
第三师第六旅旅长杨清臣为正面总指挥，督率靳云鹗旅、河南赵杰旅和第二十五师(缺一团)从蒲圻向新店、滩头、官山、羊楼洞一线追击；董政国旅及第一零零团由崇阳向朱楼坡、桃林方向追击；寇英杰等二旅向大沙坪及平江方向进攻。吴同时任命张福来师长为进攻岳阳总指挥官，率领苏世荣、张克瑶等三旅及第十二混成团同杜锡长江舰队一起顺江攻岳阳。
是日深夜，舰队满载陆军，闭灯上驶，闯过城陵矶。二十八日晨进入南津港，逼近岳阳南门外，吴令军舰开炮轰击，步兵乘机登岸。
湘军岳州方面守军无力抵抗。岳州一溃，整个前线的湘军就像潮水一般溃了下来。
赵恒惕回到长沙。这时长沙已陷于兵荒马乱中，医院里住满了缺肢断臂的伤兵，街头巷尾则是败兵和从医院出来的伤兵。败兵们和伤兵们曾冲入赵的总部，赵的勋章和军帽都不翼而飞。警察们因欠饷而罢岗，各学校和商会都被军队借驻。而前方还不断有败兵退回来，一路上抢吃抢钱，农村城镇都遭洗劫，耕牛鸡鸭和猪羊都被宰食。
江西督军陈光远。一向对湖南都陪着笑脸，现在则乘火打劫，派萧安国一旅侵入醴陵，长沙岌岌可危。所幸沈鸿英部及时赶到，赵恒惕令沈率部开往浏阳、醴陵一带防堵。
兵败如山倒，长沙也无险可守，赵恒惕决定退守湘西。他正部署撤退到湘西的军事行动之时，驻长沙的英国领事突来访。
原来，吴佩孚这时虽在军事上占了上风，但直军当时所处的总体情况并不轻松。一方面奉系的压力加大，一方面川军已出军援湘，一支奇兵开到了宜昌，还有陕西问题也牵制了直系部分兵力。只是，身在长沙的赵恒惕对这些情况一无所知。
吴佩孚面对复杂局势，希望早日结束和湘军战争，便暗中请英国领事出面作和事佬。他是想终止了湘直战争，利用湖南为南北双方的军事缓冲地带，这样他才能腾出力量来抢救鄂西，解除四面受敌的严重危机。
吴佩孚向英国领事承诺，只要赵恒惕愿意亲赴军前谈和，直军便保证不进攻长沙，并且维持赵恒惕的地位。
九月一日，赵恒惕乘英舰到岳州，吴佩孚已乘江贞舰先抵。英舰停泊江中，英领事陪同赵恒惕乘小艇到吴的座舰拜访。两位老友还是第一次见面，相见欢洽。吴用兴奋的口吻对赵表示倾慕之忱，希望两人友谊不要因这场战争而受到伤害。同时请赵放心，直军决不侵犯湖南，更不会进占长沙。
两人闭门会议了一小时，吴提出湖南取消自治，惩办宋鹤庚、鲁涤平等祸首。赵坚决不同意。吴又提出直军驻防岳州，在这个问题上双方争论多时，赵只答应划岳州为不设防城市，双方都不驻兵，吴不肯同意。
毕竟是城下之盟，最后，赵终于接受了让出岳州的停战条约九款。包括双方以汩罗江为界，直军撤至黄街、长东街，湘军撤至湘阳白水，湘东、鄂西各军撤回原防，武长、株萍两路及江西交通一律恢复等。
吴佩孚解除了湖南的正面战争后，就回师全力对付已经进入鄂西的川军。
原来四川方面由于内部不统一，也需要向外发展以消弭内争，所以组成了“四川援鄂军”，推刘湘为总司令兼第一路总指挥，但懋辛为副总司令兼第二路总指挥。
“四川援鄂军”由川军第一二两军各抽调若干混合组成，派湖北籍将领潘正道为前敌总司令。
川军“援鄂”并未公开宣布。
川军沿长江顺流而下，于八月十八日占领巴东、秭归后，分兵为三路，一路沿长江进攻宜昌，一路由长江北岸进攻当阳，一路由长江南岸进攻宜都。总目标是包围宜昌。
九月二日，川军到达宜昌南岸，守宜昌的第十八师长卢金山、第十八混成旅旅长赵荣华抵挡不住，急电向吴佩孚请援。
当湘直停战约成之日，正是川军兵临宜昌城下之时。
可惜赵恒惕完全不知道川军的行动，如果知道，不只不会被迫签订城下之盟，也不会到岳州来乞和，自当调兵遣将与川军呼应，夹攻直军。
宜昌是长江上游一个重要的城市，英、美、日等国都有军舰驻宜昌水面，各国也有领馆在宜昌城内。川军包围宜昌后，英、美、日三国军舰上的水兵便以护侨为名，在宜昌登陆，而三国领事也出面调停川直战争，他们于九月五日前往夔州向川军代理第一路总指挥唐式遵接洽停战条件。
就在三国出面调解时，吴佩孚乃迅速调派第三师第一团，和王承斌的二十三师一部，张福来的二十四师一部以及王汝贤的第八师全部不分昼夜，开赴宜昌应援。
九月六日川军因谈判破裂再攻宜昌，直军坚守。
十四日，吴佩孚乘坐楚泰舰赶往前线督战，指挥部队奋力击退先期威胁宜昌的川军，可未等直军喘息，川军南路一部又进抵宜昌附近的磨盘山，宜昌再次告急。
十八日，吴佩孚在长江北岸架炮轰击南岸川军，南北两岸川军被迫撤退，二十二日宜昌之围遂解。
二十五日，援鄂川军退驻南沱溪。
十月十一日，川军退出湖北巴东，十三日直军夺回利川，十一月十六日，川军退出湖北建始，二十日退出施南。
十一月下旬，刘湘又调集大军三路攻鄂，吴佩孚恐奉军南下和南军北进，遂与刘湘议和。
十二月二十一日，长江上游总司令孙传芳与刘湘代表议定了川鄂媾和约十七条。
吴佩孚把应付川军的责任交给孙传芳，对付湖南的责任交给张福来。
这时候的吴佩孚可谓春风得意，“东征西讨”，得心应手。