差不多在郭松齡起兵反奉的同時，在天津一帶發生了一場惡戰，交戰雙方一邊是馮玉祥的國民軍，一邊是李景林的奉軍，史稱國奉大戰。國奉大戰的兩個對手本來是簽了密約準備一起對付張作霖的，但是形勢的發展讓人始料未及。一方面張作霖對李景林做足了文章，讓李景林心存觀望；另外一方面馮玉祥動機不純，想借李景林支援郭松齡反奉時趁虛搶佔李景林的地盤。李景林大夢方醒發現情況不妙，立即改變策略，由原來聯郭反奉迅速轉為聯奉反馮。1925年12月1日，李景林在天津召開軍事會議並議決抵抗國民軍的進攻。2日，釋放了被郭松齡拘禁解津的奉軍被俘的師旅長，讓他們由海上返回奉天，並宣佈與張宗昌組織「直魯聯軍」。李自任總司令，張任副總司令。12月4日，李景林又發討馮通電，查抄了郭松齡部(此時為東北國民軍)在天津的辦事處，逮捕了其駐津代表，扣留了郭部在津購置的棉軍衣等軍需品。李景林還致電張宗昌，請調德州駐軍向北增援；致電闞朝璽，促其死守冷口，以阻國民軍增援。李景林將所部4個師，14個混成旅，約6.7萬兵力重新進行了部署，將五分之二兵力置在北倉、漢溝、韓家墅、王慶坨、軍糧城一線，由馬瑞雲指揮，以防禦國民軍一軍；以三分之一兵力放在良王莊、靜海、馬廠間，由李爽愷統領，以抗擊國民軍二、三兩軍；並在楊村以南構築了堅固的軍事工事。李景林態度的突然逆變，對郭松齡反奉及國奉兩系力量的對比都發生了重大影響。
國民軍與李景林決裂後，馮玉祥委張之江為攻津第一路司令，鄭金聲為副司令，率四個師、一個騎兵軍團進攻天津北路。國民軍二軍鄧寶珊為第二路司令，國民軍三軍徐永昌為副司令，率部從津南發起進攻。
此時，一軍宋哲元部已進逼到承德。12月4日，段祺瑞下令免熱河都統闞朝璽職，以宋哲元繼任。12月5日，國民軍佔領承德。7日，宋哲元在承德就任熱河都統，旋率部南下，參加攻津戰役。
12月7日，國民軍二、三軍在南線發起攻擊。鄧寶珊率第七師、史可軒第二師一旅並高桂滋一個團，在津浦線以東向北進攻。國民軍三軍徐永昌率其師會同袁廷傑、龐炳勳二旅沿津浦線以西向北進擊。李景林軍右翼依托文安涯，左翼依托馬廠減河抵抗，憑所築堅固工事，將二、三軍的進攻阻截。
12月9日，張之江率國民軍一軍分兵三路進攻津北之楊村、北倉、王慶坨。李景林軍在北線防守的兵力有十三個團，憑險固守。張之江低估了李部的抵抗能力，僅投入了一個師三個旅的兵力進攻，且分散使用，損失慘重。
12月10日，國民軍一軍在猛烈的炮火掩護下，攻佔了楊村，但仍沒能突破李軍北部防線，且付出重大傷亡。12月11日，國民軍一軍唐之道部攻佔唐山、蘆台，從東部進逼天津。同日，鄧寶珊部攻佔馬廠。但是，雙方仍在北線展開拉鋸戰。12日，國民軍一軍發動總攻擊。李景林軍倚仗溝壘深固，拚死頑抗，一軍攻勢仍沒有進展。
為了迅速攻佔天津，馮玉祥又急調熱河都統宋哲元率部增援，使進攻的兵力達到10個混成旅，2個騎兵師及1個預備師。12月22日，張之江率國民軍一軍發動了總進攻。國民軍在張貴莊五公里的正面地段，集中使用了三個師的炮兵轟擊敵人陣地，然後，第四、第五步兵旅衝進突破口並加以擴大，第十一師也隨之攻入。李鳴鐘率十四混成旅由楊村向漢溝前進。宋哲元率三個混成旅由梅廠向王慶坨進攻。孫連仲率三個混成旅進攻韓家墅、楊柳青。唐之道部連克塘沽、新河、軍糧城。與此同時，國民軍二軍從南路助攻楊柳青。國民軍三軍擊敗李軍榮瑧部佔領獨流、靜海。
直魯聯軍副總司令張宗昌派程國瑞、徐泉源率部北上增援，但行至青縣被國民軍二軍所阻。李景林軍退守北倉，此時，國民軍已從三面將天津包圍。李景林親自到穆家莊督戰，指揮所部四次反撲，曾一度奪回北倉。下午，國民軍李鳴鐘部復克北倉。李景林軍退守魏家莊。12月23日，李軍全線動搖，李景林於下午逃入英租界。24日，李景林部全線崩潰，除部分被繳械遣散外，其殘部大多乘火車逃往山東。負責南線作戰的國民軍二軍、三軍，因急於與國民軍一軍搶佔天津，對逃敵沒有進行堵擊，使李景林殘部從容敗退。
國民軍攻佔天津之日，就是郭松齡在巨流河兵敗身亡之時。
國民軍與李景林的奉軍進行的國奉之戰，表面上收穫頗豐，攻佔了直隸並奪得了天津出海口，實際上卻是得不償失。此仗把本來可以成為盟友的李景林變成了敵人，且又沒能將其全殲，而且還直接導致了郭松齡的迅速敗亡。此外，國奉之戰使國民軍在北方各派軍政力量中成為了孤家寡人，並直接促成了直、奉兩系的和解，導致直奉兩系聯合對國民軍開戰，國民軍在瞬間達到頂峰之後即迅速走向了下坡路。