山海关城楼与明代铁炮
尽管直军内部产生了不祥的阴谋，但直奉之间一场残酷的厮杀还是不可避免地开始了。
当直军的精锐彭寿莘部到达山海关前沿时，遭到了奉军第一军姜登选部和第三军张学良部的猛烈冲击。奉军派出飞机在轰炸山海关、北戴河直军精锐的同时，又分别对直军第十五师司令部及彭寿莘驻地天泰栈进行轮番袭击，致使彭寿莘不得不向北京发出急电，请求空中支援。9月28日下午，九架直军飞机飞过山海关，开始轰炸奉军阵地，其中两架是当时世界上最先进的大维式飞机。与此同时，吴佩孚还派来一个配置了意大利高射炮的炮团，专门对付奉军飞机。此时的山海关前沿阵地，直奉双方旗鼓相当，各不相让，厮杀进入白热化。
奉军向直军阵地开炮
9月30日，奉军以重炮轰击直军阵地。