旅长受了伤，军心大为震撼，奉军趁势回扑，直军慌忙又退，转眼之间主客易势，直军全线溃败迫于眉睫，这时候，一匹骏马，一员孚威上将军，奋力冲前，自阵后适时赶到，尤有吴佩孚的参谋、副官、卫士、随从，振臂高呼，鼓舞直军：
“总司令到！总司令到啦！”
引得残余败退的直军，爆发欢呼，齐声喊杀，折转身，便跟着吴佩孚冲锋陷阵，争先效死——吴佩孚亲身杀敌，鼓舞了士气军心，回过头来的直军便像是猛虎出于柙，人人奋勇冲刺，挡者披靡。这一下奉军又是大败，弃兵曳甲，逃往正北，吴佩孚身先士卒，乘胜掩杀，冲过了南岗洼，拿下了长辛店，他并不停留，一直把奉军追到卢沟桥南堍。
便在卢沟桥头，奉军第十六师师长邹芬走慢了一步，中弹重伤，被所部士兵拼死抢救，抬过卢沟桥去。旅长梁朝栋又落在邹芬之后，被直军前锋排枪轰毙，梁朝栋的部下愤于旅长之死，扼守桥北，誓死不退，两军各据桥之一端，枪战两小时半。直军因为卢沟桥全长六百六十尺，宽二十六尺，直长宽阔，毫无掩护，梁朝栋旅在桥北颇有一夫当关，万夫莫开之势，想尽方法都无法冲过，这两小时半的对峙，终于又成了奉军转危为安，绝处逢生的契机。
由于张景惠在吴佩孚挥师急攻，拿下长辛店的同时，便急速后退，准备到落垡去向张作霖请罪，讵料方抵落垡的前两站廊坊，张作霖已命奉军混成第五旅上了火车，升火待发，俟张景惠一到便命他不必请示，立刻率这一支援军反扑卢沟桥。除此之外，张作霖又遣派奉军最精锐的一支骑兵，一色外蒙骏马，军械是锐利无比的无烟钢，这两支生力军绕到吴佩孚大军之后，大举逆袭，直军方一回头应战，桥北堍的奉军便利用空档，直冲过来，于是直军前锋溃败，遂使后队自相践踏，秩序大乱，吴佩孚跑前跑后，声嘶力竭，依然无法弹压。倒是直军有两位营长和一百多名官兵，被奉军包围缴械，缚为俘虏，使直军将士睹状大愤，回身救援，一场激战使直军颓势略为改观，有此透气机会，吴佩孚便急遣一团直军往攻长辛店北的三家店。与此同时，当面直军还在急急溃逃之中。
吴佩孚为什么要派一团人去攻打三家店？那是因为三家店上设有奉军的军火弹药库，这个弹药库原由奉军十六师邹芬部扼守，当这一团人将三家店四面围定，店上守军奋战不屈，双方猛烈战斗之时，在落垡的奉军总司令部获得消息，唯恐三家店失守，弹药军械尽为吴佩孚所得，于是张作霖急忙下令自丰台赴援的奉军精锐二十七师。火速驰援，吴佩孚在“兵败如山倒”的大撤退，大混乱时期，他最担心的便是这一支张作霖的看家部队，极可能开拔往西杀他一个片甲不回，如今他只用一团人便将二十七师吸住，尤且转移了奉军全体的注意力，他那再败三败之师便有了起死回生的契机，不至于被奉军并力追击，一网打尽。
果然，直军之退先慌乱而后镇定，奉军之胜利先凌厉而后松弛，这么一个变生肘腋，突如其来的敌前大撤退，直军竟然损失轻微，吴佩孚麾下只有一个营，被奉军四路围定，无路可走，三百多人被迫进入张作霖埋下一百多枚地雷的齐村：却是天幸见，适时天降狂风暴雨，地雷引线被急潦冲断，一百多枚地雷只爆发了一枚，直军死伤不多。
直军西路四月三十日之役，能够在全军覆没的边缘，化险为夷，转危为安，吴佩孚指挥若定，迭出奇着，固然有以致之，可是直军将士用命，临危不乱，厥功也不在少。吴佩孚自己评论这次战事，便一再强调士兵训练和作战经验的重要，不过他认为直军作战也有缺点，那就是高级军官往往轻身向前，位置突出，而主将之阵亡或受伤，极可能影响士气，妨碍大局，董政国之重伤是为一例。——事实上，直军将校的轻生死，肯拼命，正是学着吴佩孚他自己的榜样。
五月一日天色微曙，直军行列整齐，井然有序地退入良乡，据城而守。吴佩孚命人清查伤亡，精锐之卒死了一千多人，尤且少了董政国这一员独当方面的大将，使吴佩孚不胜伤悼。
奉军方面，虽然长辛店失而复得，又击退了吴佩孚亲自领军的凌厉攻势，可是，师长邹芬重伤、旅长梁朝栋战死，损兵折将，亦达一千余人，张景惠尤且因为长辛店一度易手，被吴佩孚逼到卢沟桥，恼羞成怒，愤懑难忍，借曹锟有过乞和电给他的缘由，当夜特地回他一电，一面质问老把兄，一面怒责吴佩孚，败军之将，以骂泄忿，大概唯有“兄弟阋墙”的战争，才会产生这种妙文，张景惠在通电中说：
……本晨贵军忽乘不备，拂晓攻击，竞猛扑长辛店我军防地，连日本有小扰，我军“概置未闻”，兹乃大举相逼，不得不“正当防卫”，弟今“擐甲阵地，正在指挥激斗之中，生死关头”，胜负固不必计，特西路（奉军西路）均弟所部，兄所素知，弟向主和平，兄所深信。忽而迎头痛击，究竟衅属谁开？吾兄若不负责，则必子玉（吴佩孚）执政（主之），弟虽与役，仍抱初衷。（这便是张景惠后来为奉张诟病之把柄）。倘可转圜，尚希住手，放过调人车去，和战必有一决（语意之间，实嫌暧昧不明），再