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就在蒋中正发布讨伐誓词的同一天，阎锡山、冯玉祥两人于河南新乡会面，并在随后同车抵达郑州，就当前局势以及如何反蒋展开会谈。
在阎、冯二人看来，眼前的反蒋形势可谓一片大好：桂系的李、白对讨蒋军事已准备就绪，即将开始行动；东北的张学良，虽然尚未答应出兵，但却允诺为反蒋联军提供弹药；汪精卫也在香港复电表示同意合作，共举大事；各友军均愿戮力同心，反蒋到底。有鉴于此，阎、冯二人信心十足，一致认为，时机已经成熟，应积极准备进攻。
5月4日，阎锡山在郑州的碧沙岗烈士祠召开军事会议，对整个作战方略又作了进一步的研究和具体的部署：以徐州、武汉为第一期作战目标，分由津浦、陇海、平汉三路进攻。津浦路由第三方面军担任，以徐州为目标采取攻势；陇海、平汉两路，因第二方面军由西北东调，集中需时，暂时采取攻势防御。陇海线以第三方面军为主力，孙殿英、万选才、刘茂恩、刘春荣等部及石友三之一部均归第三方面军前敌总指挥徐永昌直接指挥调遣；平汉线以第二方面军为主力，由樊钟秀部配合作战。在平汉路以东，陇海路以南的三角地带，设防于兰封、木巳县、扶沟、许昌一线。以第二方面军第四、五两路军约十万兵力为机动预备队，控制在通许、尉氏、郑州、洛阳等处，以策应各方。蒋军主力如进攻津浦线，这支军队即长驱蚌埠，以威胁蒋军后路；如蒋军主力由平汉线进攻，这支军队即转向武胜关，策应两路正面部队，以转移攻势。计议已定，阎即加委鹿钟麟为二、三方面军前敌总司令，徐永昌为副总司令，以便统一指挥陇海线方面的作战。
安排妥当后，阎、冯二人商定，军事交由冯玉祥统筹，政治则由阎锡山主持。随后，阎锡山离开郑州返回太原，冯玉祥则返回了洛阳。
5月初，韩复榘、陈调元两部换防刚结束不久，陇海路方面即开始了激战。石友三部由河南考城、山东东明进攻曹州、定陶。蒋中正除急令陈调元、马鸿逵两军进行阻击外，还电请韩复榘抽调3个旅开赴鲁西南进行协助。韩复榘因与石友三的关系非常密切，不愿领军与石部作战，便借口鲁北晋绥军已有异动，济南防务吃紧，不仅不肯抽兵南下，反而电告老蒋，请调回陈调元二十六军到鲁北，否则，的第三路军也只能全部集中于济南一带，实难兼顾鲁西。蒋中正无奈，只好答应韩复榘的第二个请求，准其第三路军向鲁北开进。
老蒋自然清楚韩复榘乃是避战，但因为鲁北防务确实空虚，而津浦路的防守又关系全局，加上韩复榘原本是冯部悍将，其态度如何，事关重大。有鉴于此，老蒋不得不对韩复榘部格外关注。首先是稳住韩，使该部不致发生意外。但光稳住他还不行，还要进一步鼓励他，想法买通他，使之为卖力，以争取战争胜利。
考虑到其中种种因素，5月10日，蒋中正到济南召集陈调元、韩复榘、马鸿逵、贺耀祖等举行会议，以确定山东防务问题。同时，老蒋特意请陆军署长曹浩森偕同来到济南召集韩复榘与陈调元谈话。因曹原是西北军参谋长，是韩的老上司、老相识，对韩方便有效。通过曹浩森向韩疏通，老蒋允诺战争胜利后即委任韩为山东省政府主席，并向韩保证二十六军和第十五路军鲁西战事结束后，仍调回津浦路方面，归还第一军团建制。得到老蒋的这一允诺，韩复榘心花怒放。随即在蒋召开的军事会议上表示，一切服从老蒋指挥。蒋见目的已达，当夜便返回了徐州。
就在老蒋跑到济南稳定韩复榘的同一天，冯玉祥颁发北方各军进展令。
第二天，老蒋针锋相对，在徐州发布总攻击令，命令南京政府所部对反蒋联军进行全面进攻。随即，双方在几条战线上展开激战。
此前，阎锡山、冯玉祥两人都信心十足，对同蒋军作战持乐观态度，但真打起来才不是想象中的那回事，首先出问题的就是曾重点关注的陇海线。
陇海线处于中间地带，津浦线、平汉线是它的左右两翼，陇海线的得失将对整个战局起到决定性的影响。因此，蒋军和反蒋联军都把各自的精锐力量使用在陇海线上。
5月11日开始，陇海线上，由于蒋军来势凶猛，加上还有空军配合作战，激战数日后，万选才、孙殿英两部逐渐不支，节节后退，孙部退往亳州，万部退至归德附近。蒋军以顾祝同、陈继承、陈诚等师乘胜进攻，蒋中正更于15日亲赴马牧集督战，并以教导第一师围攻归德。
屋漏偏逢连阴雨，就在反蒋联军作战失利的时候，联军中的刘茂恩因不满阎、冯二人转而投蒋，并以开会为名，在宁陵诱捕万选才为投名状。万部随即陷于包围之中，归德被蒋军攻破，师长万殿等被俘。其余部队由石振清指挥突围西撤后，由石代理万选才军职。
刘茂恩的投蒋，使反蒋联军在战争一开始就遭到了极大挫折，打乱了联军预定的部署，造成极大的混乱。首先是原由刘茂恩部防守的宁陵、睢县落入于蒋军掌握。晋绥军的杨效欧部、孙楚部都受了一定的损失，而关福安部在混乱中失去掌握，损失尤为严重。蒋军占领归德后，其先头部队又乘胜占领归德以西的柳河车站，蒋鼎文部也逼近木巳县，企图与蒋军正面部队配合围攻兰封。而这个时候，退往亳州的孙殿英部已完全同友军失去联系。鲁西方面的石友三部也被陈调元部所阻，不能前进。反蒋联军在陇海线的战局一时有崩坏之虞。