当国民革命军攻占济南后，张宗昌在山东的根据地遂告丧失，张作霖乃下令北洋军全线退却，从新调整防线，以德州、顺德为第一道防线，以沧州、石家庄为第二道防线，以马厂、保定为第三道防线。至于在直隶省境津浦线的正面则以孙传芳军位置于大城及其以西地区，张宗昌军及王琦部据守沧州附近。
济南惨案发生后，国民革命军为了避免和日军冲突，乃于17年5月4日将革命军主力撤至莱芜、中宫、齐河。5月6日革命军第九十五师渡河进占晏城镇，9日占禹城，11日占恩县，13日占德州。
德州被革命军占领后，北洋军分三路向沧州溃退，革命军全线追击。张宗昌的骑兵和白俄兵千余名以及钢甲车五列在沧州集结，企图死守沧州、保定一线，孙传芳军一部守庆云、盐山，褚玉璞部守沧州西区，于学忠、袁振青、窦联芳各部守杜生镇和沙河桥，奉军第三、四方面军守高阳、保定，张作相在天津、马厂间，汲金纯在高碑店附近。
5月31日北洋军沿津浦铁路分三路反攻，左翼由褚玉璞指挥徐源泉及张骏部，中央由张敬尧指挥陆殿臣及毛思义部，右翼寇英杰部分别反攻。
北伐军力却强敌，转守为攻，6月1日革命军第四军团方振武部攻击前进，占领张庄、李福台等地。第二军团陈调元部占领南皮、燕台、大安庄等地。6月2日晨北洋军分向望海寺、雷庄、马厂附近溃窜。革命军遂攻克沧州。
平汉线方面张作霖集中戢翼翘、高双英、万福麟、窦联芳等部于磁州一带，准备反攻彰德，并在保定、石家庄一带配置重兵。早在17年3月7日国民革命军第二集团军总司令冯玉祥由兰封移驻新乡就近指挥彰德军事，令鹿钟麟兼任北路军总司令，孙连仲率第十四军、廿三军、骑兵第一军增防彰德。4月5日彰德之战开始，反复鏖战，战况惨烈，相持20余日，4月29日革命军开始反攻，全线出击，北洋军张学良亲率其卫队前来督战，这时济南已被革命军占领，北洋军乃破坏漳河铁桥及铁道电线向顺德溃退。5月8日韩复榘军占领顺德，5月11日进抵石家庄。
国民革命军第三集团军总司令阎锡山亦于苦战雁门、五台、繁峙、井陉后由平山出击，发动全线猛追，直出石家庄、方顺桥、保定，震撼了北京城。5月15日阎军抵方顺桥，方顺桥在保定西南，望都东北，为京师门户，阎军在方顺桥集中待命。
17年5月15日国民革命军第三集团军阎锡山部先后抵达方顺桥附近，分为左右两路部署：以商震为前敌总指挥兼左路军总指挥，辖第一路丰玉玺，第二路张荫梧，共八个师；以徐永昌为右路军总指挥，杨爱源为副总指挥辖十四个师。
5月25日右翼方面受到北洋军由高阳、河间调集大军向定州、清风店一带猛攻，使杨爱源之第二军遭受极大伤亡，不得已退据东亭和安国，27日北洋军向永丰镇及王家庄猛攻，前线陷于危险境地，阎锡山一面令前线部队坚守待援，一面飞调定县、石家庄之预备部队绕出敌后，28日遂解永丰镇及王家庄之围，并向阳城、天台寺、郑家庄、张登镇追击，31日北洋军全线总退却。
左翼方面5月17日冯玉祥所部的郑大章骑兵军突然全部撤退，阎锡山即电询冯玉祥，冯复电云：“据京津特别侦探报告，京汉线上敌力尚厚，我军此时似宜合京汉、津浦、京绥三路统筹进兵计划，各路同时并进，以策万全。现因津浦各路军渡河以后遇日人扰乱，后方连络尚未能确实；且各军部署须加整理，其津浦、京汉间残敌极多，京汉方面前进不无顾虑。”等语。由于冯军忽然撤退，北洋军乃利用此良机移动其中路兵力向阎军左右两翼包围，在满城、一亩泉、康关苦战，屡进屡退，至31日左翼方面亦传捷报。
方顺桥会战的重要性因为这等于是北京、天津的大门前一战，而奉军兵力达30万之众，以第三四方面军团为主体，其指挥系统为：
安国军大元帅张作霖，总参议杨宇霆，军事部长何丰林，第三方面军团长张学良，辖第八军万福麟，第十军王树常，第十五军汲金纯。第四方面军团长杨宇霆，辖第十六、十七联合军胡毓坤、荣臻，第廿九军戢翼翘，第卅军于芷山，卫队旅旅长张学成。
张作霖在济南易手时，本拟倡息争和议，愿将所有军队开出关外，不问关内政治，这是奉张一贯手段，他不能忘情于关内，可是形势不利时即率军出关，等待机会，这也是奉系得天独厚的地方，不像皖系直系一旦战败即穷无所归。可是奉张退出关外的拟议忽然变卦，因为有人向奉张建议，革命军战线拉长了，除了冯、阎两军尚习惯于北方气候外，余均不服水土，而冯玉祥善变，和阎锡山之间尚有矛盾，不如坚守京津，以待变局。因此奉张遂欲行又止。