自己的密谋，一面在黎元洪与督军团之间，以调人自居。
六月三十日，他已经派人去把保皇党的首魁康有为请到北京，当夜，他又邀陆军总长王士珍，驻京第十二师师长陈光远等，到他家里，当面宣布，实行复辟；要把早已宣告退位的小皇帝溥仪拖出来，黄袍加身，重登大位，将中华民国改回大清帝国。
这是一出腾喧中外、贻笑世界的怪剧，由康有为、张勋、劳乃宣等郑重其事的演出，当一行数十人进入清宫，拖那十四岁的废皇帝登太极殿，宣告复辟称制。连幽居深宫的宫女都知道甘冒天下之大不韪，无异大祸临头，引火烧身，她们一致放声大哭，张勋他们却在大殿上三跪九叩，高呼万岁。
翌晨，消息传出，不但全球错愕，举国哗然。溥仪封黎元洪为亲王，气得黎元洪跺脚大骂钦差大臣：
“你是什么东西？你们搞这一套，究竟对清室有哪点益处？”
接着，他连发三道通电，命令全国各省，出兵讨逆。第二天，他打电报给冯国璋，请他以副总统代行大总统一职，他等不及冯国璋的回电，匆匆地往日本公使馆一走，大总统，他不干了，生命安全，托庇于日本使节的保护。
当天，各省通电护国，誓讨叛逆，张勋、康有为算是给段祺瑞找到了重新出山的好题目，第十六混成旅旅长冯玉祥首先出兵北上，浙江督军杨善德，直隶督军曹锟，继起响应。督军团公推段祺瑞为讨逆军总司令。段祺瑞得意洋洋，赶到天津以南，青县正北，运河之滨的小镇，北洋军李长泰部第八师的驻防地——马厂，在那誓师，发兵攻打北京。他以曹锟为西路总司令，段芝贵为东路总司令，他自己带李长泰的第八师为中军。
当时，吴佩孚的第六旅已经退回保定，曹锟率领卫队，亲赴第十二旅旅部，他排闼直入，面露喜色，一进门便欢声大叫：
“子玉，你可得好好地打这一仗！北洋劲旅三路进兵，会攻北京，咱们一不能输给李长泰，二不能落在段芝贵的后头。”
吴佩孚早已熟知当前的作战任务，他从办公桌后站了起来，笑吟吟地说：
“大帅，您的意思是队伍推展得越快越好？”
“当然哕，”曹锟也咧开嘴笑，用兵之前，先奉承他一句：“子玉，你一向用兵如神，这一回，咱们准是晚不了，你说是吗？”
“是。”吴佩孚立正回答，正色地说：“请大帅下令，我这就率部出发。”
“子玉，西路总司令派了我，”曹锟试探地问：“你看咱们是否一块儿走？”
“最好还是我打前站，”吴佩孚把曹锟请到大地图跟前，指指点点地说：“由保定到宛平，都是俺们的队伍，长驱直入，应该没有问题。我想先去打一仗，等我拿下了丰台，大帅再在宛平城里设总司令部。”
“也好，”曹锟点点头说：“那么你就带队先走。”
一个电话打到保定车站，派兵戒严，征调所有的车头车皮。吴佩孚带队伍有那么一点特色，随时枕戈待命，一声令下，马上出动，在北洋诸将之中他最能抓住“兵贵神速”这个要领，尽量发挥。因此，当段祺瑞四日马厂誓师，就任“讨逆军总司令”，曹锟当晚奉到命令，立刻转达吴佩孚，深夜十时，第三师车辚辚，马萧萧，业已全师进发。七月五日一早，北京城里的儿戏朝廷，还没有来得及作城郊的防务部署，西路的门户，宛平城外卢沟桥，第三师第六旅旅长吴佩孚头裹青巾，带着卫队下了火车，然后他一马当先，兵不血刃地进驻卢沟桥，进驻宛平。
当天下午，东路军段芝贵总司令才推展到天津以西的杨村、落垡，张勋把他的五千余定武军倾巢而出，扼守廊坊。另以雷震春、江朝宗的步队、第十二师陈光远部，在丰台布防，一面支援安武军，一面抵御西路军急先锋吴佩孚的进攻。
两路激战，吴佩孚因为当面之敌数倍于己，稍一接触，他便退回宛平，等东部军接近一点，才好发动钳形攻势，同时，他打电报到保定，调王承斌的第一混成旅来助阵。王承斌率部在当天抵达，但是，东路军却一连打了两天。到七月七日，方始推进到廊坊以东，定武军死守廊坊不退，两军展开激战，于是东路军又告受阻。
吴佩孚眼看段芝贵打不过定武军，东路军冲不过来，非得他从后夹击不可，当时，各路讨逆军马纷纷抵达，冯玉祥的第十六混成旅和吴长植的第二十混成旅全部到齐，陈光远的第十二师也开到了一部分。吴佩孚攻占宛平最早，俨然西路总指挥，他跟吴、冯等友军将领一商议，与其冒昧入城，不如帮段芝贵，先将张勋的定武军击溃。计划一定，吴佩孚便率领大军猛扑丰台，并以一支南下，跟段芝贵合击守廊坊的辫子军。
他自己身先士卒，奋勇冲锋，把守丰台的逆军阵地粉碎无遗。尤其他亲自率领的中路凌厉无比，像一柄利刃直贯咽喉，吴佩孚高声喊杀，冲锋肉搏，实行中央突破，果然在逆军无法抵挡的情况下，左右两翼还在相持，他已经长驱直入杀进了丰台火车站。
逆军的司令部便设在火车站上，逆军将领雷震春、张镇芳和冯德麟正在