姜登選被害時，郭松齡正欲派部隊東進奉天。前往奉天，必過山海關，駐守山海關的為張作相第五軍團。第五軍團是第二次直奉戰爭前才組建起來的吉林軍，從兵員數量到素質、裝備均不及郭軍，郭軍若一擁而上，解決起來沒有什麼問題。可是因缺乏機車，運輸遲滯，郭軍沒法一道坐車，郭松齡只能命令主力部隊乘車直趨奉天，而將對付吉林軍的任務留給徒步前進的另一支部隊。
郭松齡宣佈作戰計劃後，將領們幾乎眾口一致地認為不妥。因為京奉鐵路沿線和奉天附近，除了吉林軍外並沒有其他部隊，郭軍主力部隊乘著火車通過山海關，吉林軍不可能不發生懷疑，由此很可能破壞整個計劃。他們主張應按部就班，由擬定步行的那支部隊先行乘車，用以解決吉林軍，然後大軍再毫無阻礙地直趨奉天。
對將領們的建議，郭松齡堅決不同意，他的戰術設置是突襲，即以迅雷不及掩雷之勢，打張作霖一個措手不及，如果在山海關提前交戰，張作霖必定得到風聲，做好準備。
郭松齡急於進兵，但越急似乎事情越不順。1925年11月23日當天，主力部隊原定上午六點出發，到了十點才有車來，已經沒法按方案行動。焦慮萬分之際，正好有兩個步兵團乘車由蚌埠到灤州，郭松齡就讓手下大將魏益三率這兩個團先行通過山海關佔領一個陣地，以掩護其餘部隊通過。
幾天前，張作相接張作霖電召，已回奉天開會，在山海關負責的是軍團參謀處長王之佑、旅長李杜等人。魏益三所率兩團雖然以回奉整訓為名成功闖過山海關，但也已經引起了他們的注意，接著他們又得知有人找到軍團部要求見大帥（指張作相），便急忙趕往軍團部接待。
來人是一位身材高大、年逾半百的老校官。他面色蒼白、驚魂未定，見到王之佑等人，就問：「你們都是大帥的近人嗎？」王之佑等都和顏悅色地答道：「當然嘍！要不是最親近的人，怎能將重大軍事托付我們呢。」老校官突然如見親人般激動起來，含著眼淚說道：「郭鬼子反了。」說完便哽咽著痛哭起來。
王之佑忙把手帕掏給他，扶他坐下，說：「老大哥你擦擦淚，鎮靜鎮靜，把這件事好好想想，詳細告訴我們。」良久，他才恢復平靜：「師長臨別時，就告訴我這句話。」
原來老校官是第五師師長趙恩臻的部下，隨趙恩臻到灤州開會。趙恩臻和與會的另外三名師長皆張作霖的老部下，他們因不肯附和郭松齡而被當場解職。幸運的是，出於穩定軍心等需要，郭松齡未當場對他們痛下殺手，只是讓持槍衛兵押往天津，交李景林看管。
老校官這種級別的軍官按規定不能進入會場，他看到自己的師長被押出來，且走在最後面，就趕緊跑上前去。趙恩臻看到他，回頭低聲說了一句：「你快去山海關見張輔師（指張作相），說郭鬼子反了。」再想問些其他情況，衛兵已上前將他驅開了。後來由天津開來一列去往山海關的客車，老校官就坐著客車趕來進行報告。
在老校官之後，緊接著李杜又接到情報，除證實老校官的報告確鑿實外，還得知姜登選已被郭松齡所槍殺。眾人由此判定郭松齡是真的反了，於是一面給張作相發出急電，一面下令駐山海關各部隊緊急行動，將從西邊開來的郭軍第三、第四輛兵車全部截住並予以繳械。
卻說魏益三在山海關後的萬家屯車站等了一夜，不見後續部隊開來，知道情況有變，遂就地在萬家屯車站及其東北山地構築工事。次日上午，王之佑、李杜即指揮部隊向其發起攻擊，結果將魏部一舉擊潰，兩團人大部被繳械，僅魏益三帶少數人逃脫。
突襲行動受挫後，郭軍專門用來解決吉林軍的部隊尚未趕到，郭松齡即令主力部隊大舉出關。鐵道線上，十餘列軍車一個接著一個，浩浩蕩蕩地向山海關開去。面對實力強大的郭軍，王之佑、李杜等人自知若無堅固防禦陣地作為依托，難以進行抵禦，於是被迫主動撤出山海關，向綏中一線據守。