正因爲如此，所以，閻錫山對出兵石家莊的領軍人物頗爲重視，當初，他委晉軍第三混成旅旅長孔繁蔚爲總指揮，但孔到石家莊不久，閻又怕他威名不足，又改派晉南鎮守使張培梅爲山西左翼軍總司令前往指揮，並且去電給張，對作戰原則作了明確規定，即“不准我軍先開仗，是此次本軍之宗旨，已與各方宣佈。且本督軍現正與各方周旋議和，我軍若攻入，則我軍窮矣”（《閻錫山年譜》（二），第573頁）。此外，還暗示張培梅：“只可吸取增竈故智，虛張聲勢使敵望而生威，不敢北越雷池，即足以應付段方；損兵折將，雖勝不取”（《山西文史資料》第9輯，第21頁）。
晉軍4個團六、七千人（閻爲虛張聲勢，稱團爲旅）抵達石家莊後，分別佈防於定縣以南之京漢路沿線附近地區，10月29日，就在石家莊以南襲擊了北上增援的一部分直系軍隊的武裝。爲了堅守石家莊，張培梅還“先斬後奏”，將閻錫山兩名團長龔鳳山和劉樹藩斬首。由於晉軍迅速擴充，卻又久不作戰，加上閻錫山的嬌縱，因而軍紀鬆弛，令行不止的現象相當嚴重，正如張培梅所說“頑廢鬆懈，士氣頹弱”。部隊到達石家莊時，正值隆冬，張培梅及其部隊均露營野宿，並命龔鳳山、劉樹藩兩部官兵，也下來露營。同時在鐵路附近佈置陣地，挖掘戰壕，以備應戰。然而，平時多得閻錫山驕寵之龔、劉二人卻對張之命令置之不理。不僅將團部設於車上，默許士兵宿於車中，並以天寒地冷，皮衣不全爲由，拒絕構築工事。張遂大怒，爲整肅軍紀，以指揮不力和謊報軍情爲由，下令將龔、劉斬首，以示懲戒，然後方電告閻錫山。閻對張培梅此舉，深爲不滿，疑張有獨立之心，曾動意出兵鎮壓，後經南桂馨前往探聽虛實，知張並無異心，方纔作罷。殺了龔、劉二人後，張“令工兵營長楊澄源與閻錫山派往協助計劃作戰的參謀人員，率工兵在京漢鐵路破壞橋樑、水塔，使鐵路運輸完全失效。張又親自巡視營壘，並築“鶴峰堡”（張字鶴峰）以備自守，表示堅守石家莊的決心，同時宣佈‘不準任何客軍過境’。當時在冀南的國民三軍（‘北京政變’後，馮玉祥組織中華民國國民軍，自任總司令兼第一軍軍長，胡景翼、孫嶽分任第二、三軍軍長—引者注）北上接應馮玉祥，亦因鐵路不通，只好徒步行軍”（《閻錫山統治山西史實》第91頁）。
駐守石家莊的晉軍，切斷了南北交通線，直軍不能北上，致使吳佩孚腹背受敵，陷入困境。這時，奉軍又大敗直軍，佔領了山海關、秦皇島、唐山等地。馮軍也在楊村、北倉一帶打敗吳軍。11月2日，曹錕辭職。3日，吳佩孚率領殘部2000餘人南下。第二次直奉戰爭以吳軍主力基本被殲而告結束。12月底，駐於石家莊的晉軍，奉閻錫山之命，悉數撤回娘子關。
晉軍出兵石家莊時，實際上直軍已面臨瓦解之勢，而這也正是閻錫山估計到的，否則他不會貿然行事。因此，晉軍與直軍並未發生大的戰事。儘管如此，閻錫山出兵石家莊，畢竟使其勢力在向外發展上邁出了第一步。並且，在二次直奉戰爭中，他與各方的周旋，也增加了他在各軍閥中的份量。
第二次直奉戰爭結束後不久，閻錫山或聯名或以個人名義分別致電張錫元、馬福祥、馮玉祥、盧永祥、胡景翼、孫嶽等人，以“國家綱紀之不振，實則中央主持之失宜”爲由，希望他的恩師段騏瑞“務切俯念大局，慨允出山，即日命駕蒞京，主持一切”，“請藝老爲中華民國執政”。與此同時，張作霖、盧永祥、馮玉祥、胡景翼、孫嶽等人，也聯名致電各方，擬即公推“合肥段公”爲“中華民國臨時執政”。在各方面的聯名擁戴下，11月24日，段騏瑞正式就任“中華民國臨時執政”，組織“臨時執政府”。而在此之前，發動“北京政變”的馮玉祥電邀孫中山北上共商國是。孫中山遂於11月10日在廣東發表《北上宣言》，主張速開國民會議，廢除不平等條約，以民族民權民生爲基礎，以謀中國統一與建設，造成獨立自由之國家。接着11月13日，啓程北上。由於孫中山對山西的形勢一直予以密切關注，1920年他聞知“中央有換晉督之說，大爲不平”，他與段騏瑞、張作霖結成“反直三角同盟”後，又讓以私人名義致函閻錫山，要求協助北伐成功。因此，孫中山北上之後，閻錫山即派王憲赴天津歡迎。同時，“組成山西國民會議促成會”，以示響應孫中山的《北上宣言》。12月21日，孫中山向各省各軍民長官發出“馬電”，聲明“文對於時局主張，以國民會議爲解決方法”後，閻錫山又很快覆電孫中山，表示“尊處選派同志宣傳政見，具見偉籌，已飭屬知照矣”（《閻錫山年譜》（二），第596頁）。
然而，孫中山的主張卻遭到了“反直三角同盟”中另外兩位盟友段騏瑞、張作霖的反對。《北上宣言》一發表，段騏瑞馬上以“外崇國信”和“召開善後會議”相對抗。孫中山抵達天津後，張作霖也勸孫中山放棄聯俄、聯共、扶助農工的三大政策。這使抱病北來的孫中山極爲憤慨，病情惡化，於1925年3月12日在北京逝世。“三角同盟”遂自行瓦解。從而使段、張利用其控制的北京中央大權，獨行其是。也因此引起了其他軍閥的不滿，爲中國政壇的動盪埋下了隱患。
首先是兵敗南下的吳佩孚於1924年11月初在漢口以直系各省軍閥的名義，發表通電，宣佈組織所謂“護憲軍政府”，以此代表中華民國行使一切內外政務，並於11月21日在漢口成立了“十四省討賊聯軍總司令部”，自立爲司令。這一舉措的直接後果是，1925年10月，直係軍閥浙江督軍孫傳芳以浙閩蘇皖贛五省聯軍總司令的名義通電討奉，經過“浙奉戰爭”，將二次革命戰爭中乘勢進入上海等地的奉軍勢力趕出了江南，奉軍撤至山東境內。江浙五省成了直系孫傳芳的勢力範圍。
與此同時，各軍閥爲了自己的利益，也發生了分化與新的組合。不僅奉張與馮玉祥的矛盾加劇，終至反目成仇，而且吳佩孚與張作霖之間的關係，也發生了新的變化，化敵爲友，結成聯盟。在第二次直奉戰爭中，馮玉祥爲了對付曹錕、吳佩孚，曾與段騏瑞、張作霖暫時聯合。可是，當張作霖戰勝直軍後，因其勢力擴大，遂背棄了當初奉軍不入關的約定，大舉揮師入關，搶繳直系敗軍槍械，收編直系軍隊，搶佔地盤，因此，引起了馮玉祥的極大不滿。所以，在張作霖的部將郭鬆齡提出罷兵息爭，退出關外，保境安民，開發東北的建議後，馮玉祥即予支持，並與郭鬆齡訂了倒張密約，還成立了郭鬆齡、馮玉祥、李景林“小三角同盟”。1925年11月下旬，郭鬆齡宣佈“班師回奉”，率部7萬餘人由灤州向山海關進發，開始舉兵倒張後，馮玉祥即趁機進佔了熱河。當他向李景林提出假道出關援郭的要求，被李拒絕後，繼續進兵，並與當年12月下旬攻佔天津。李景林率部退往山東，與張宗昌結成直魯聯軍。這時，馮玉祥爲了牽制奉軍，想與吳佩孚聯合，但吳不忘當初馮玉祥倒戈回師陷其於困境之舊恨，拒絕與馮合作，而與張作霖合作，共同對付馮玉祥。就在這時，郭鬆齡的倒張行動，也因李景林的變卦和日本帝國主義的干涉歸於失敗。馮玉祥見局勢對己已大爲不利，遂宣佈下野，將其軍隊和地盤交給下屬，準備赴蘇聯考察。吳佩孚、張作霖結盟後，商定吳軍由京漢線北上，直魯聯軍由津蒲線北上，奉軍負責關外（指西北），奉張助吳軍餉200萬元，北京政局由吳主持。隨即，奉軍、直軍和直魯聯軍向馮玉祥的國民軍進攻，發起了所謂的“討赤”之役。
本來，“討赤”與閻錫山並無甚關係，況且在第二次直奉戰爭中，閻、馮還是盟友。可是，由於“北京政變”後，馮玉祥組織的國民軍，隨着對直系敗軍的收編及對直系地盤的進佔，其軍事實力迅速增加，半年之後，國民一、二、三軍的軍隊便擴張到三四十萬人，不僅佔領了察綏兩地及京畿附近，而且河北、陝西關中及豫西等地，也掌握在國民軍手中，這無疑給閻錫山的軍事擴張增加了一個競爭對手。更爲嚴重的現實是，當時，山西的東面是佔據河北的孫嶽國民第三軍，西面是據有陝西關中的胡景翼國民第二軍，北面是以察哈爾、綏遠及京畿附近爲地盤的國民第一軍。這三個方面的國民軍，不僅對山西形成了包圍之勢，對閻錫山政權的生存構成了嚴重威脅，而且，也成了閻錫山向外擴張的嚴重障礙。