離開意國醫院後，張學良立即打電話通知“少帥辦公處”的人員，到天津車站上車。隨後，他自己也趕到車站，登上已經準備好的專車，向關外疾馳而去。
張學良一走，郭鬆齡自知倒戈計劃已經暴露，不能再拖延了，遂連夜行動。他將自己的司令部由天津撤至灤縣。第二天，即11月23日，郭鬆齡即在灤縣車站一個停業已久的火柴公司樓上，召開緊急軍事會議。會場內外十步一崗、五步一哨，戒備森嚴，氣氛緊張。凡已到達灤縣的上校以上軍官均奉命參加了會議，郭鬆齡和夫人韓淑秀也親臨會場。會議開始後，郭鬆齡首先發表講話。他在宣布了回師東北的決定後說，他之所以要這樣做，是因為：自民國十年以來，兵連禍接，民生十分窮困，長此以往國將不國。如今張作霖又無故興戎，吾輩軍人，實在苦於再戰。郭鬆齡又說：“在老帥麵前專與我們作對的是楊宇霆。此人驕縱專橫，妒賢忌能，排斥異己。權臣在內，大將焉能立功於外，我們打仗打到頭發白了，仍然是個我們；打出地盤，楊宇霆、薑登選當督辦。現在他們被江蘇、安徽的人民趕出來了，又叫我們為他們收複地盤，為他們賣命，我是不幹的。我已拿定主意此後絕不會參加國內戰爭。東北土地遼闊，物產豐富，我們從事開墾，效趙充國的屯田，豈不遠勝於鬩牆的戰爭嗎？”郭鬆齡說罷，他的夫人韓淑秀也即席發表演說，內容與郭鬆齡所談大同小異。演說之後，郭鬆齡拿出兩張紙來，上麵分別寫著兩個方案，一是移兵開墾，不參加國內戰爭，二是戰爭到底，武力統一。他讓與會者在這兩個不同的方案中選擇一個，簽上自己的名字。
在此種氣氛中，在場將官均表示“讚同”郭鬆齡的主張。包括趙恩臻、齊恩銘、裴春生、高維嶽四位師長在內的所有官佐全都在第一張紙上簽了名。但郭鬆齡仍不大放心，他知道，這四位師長和另外一些並非自己親信的軍官不會衷心擁護他，為了防止他們事後搗亂，郭鬆齡下令將四位師長和其他十幾名旅長、團長扣押起來，派人把他們送到天津，交給李景林代為看管。
接著，郭鬆齡將所部7萬人改編為五個軍，分別任命他的親信，原為旅長的劉振東、劉偉、範浦江、霽雲、魏益三為第一、第二、第三、第四、第五軍的軍長，令其加緊部署，即日率部向關外進軍。
灤縣誓師的第二天，郭鬆齡即將早已擬好的通電正式發表，將倒戈反奉之事公布於眾。這幾份通電的主要內容，一是曆數張作霖的失誤，要求他下野，由張學良繼任鎮武上將軍；二是痛斥楊宇霆的罪惡，說“楊之為人，殘忍成性，陰險成性”，一貫“遍樹私黨”“排斥異己”“苛斂民財、誅求無厭”等等，並以楊為“罪魁禍首”，宣布此次“班師回奉”主旨即在驅除禍首；三是宣布國、奉之間實行和平，永不再戰；四是揭示班師回奉以後的施政方針，特別強調鞏固國防、建設東北、清除腐化勢力、改善民生，等等。從上述通電內容可以看出，郭鬆齡企圖將主要矛頭指向楊宇霆，同時以“用人不當”及“聽信讒言”為名，迫張作霖下野，將權力轉讓給其子張學良。顯然，郭鬆齡采取的也是類似古代“清君側”的策略，並以“反老帥，擁少帥”相號召，從而達到團結內部，爭取奉係多數人的同情，減少沿途奉軍抵抗的目的。後來的事實證明，由於郭軍官兵均是張學良的部下，因而這種策略確實能夠迷惑包括郭軍官兵在內的許多人，使郭軍得以順利進軍。但是，這種策略也有其致命弱點，即一旦真相大白，多數郭軍官兵知道受騙後，便不願繼續作戰，郭軍的戰鬥力也就會隨之迅速瓦解。
郭鬆齡的通電發表的第二天，即11月25日，馮玉祥和李景林也分別發表通電，聲援郭鬆齡。馮玉祥在通電中一麵宣布在郭、奉之爭中采取“中立”態度，一麵又要求張作霖下野。他指責張作霖有帝王思想，橫行霸道，並說，“現舉國救亡，矢集一身”，張作霖應“引咎自責，以謝國人”，“以三省政權，完全還之國民”。李景林的態度則要緩和得多，他雖然也要求張作霖迅速將大權讓給少帥，“以娛天年”，但用的完全是一種“勸告”的口氣。
在發通電、造輿論的同時，郭鬆齡也開始部署向關外進軍的軍事行動。然而，就在郭鬆齡準備揮師出關之際，他卻幹了一件大失人心的事，即不分青紅皂白地殺了薑登選。
郭鬆齡回軍灤縣時，薑登選恰好也來到此地。他是在丟了安徽地盤，先在山東盤桓了數日後，乘專車回奉天途經灤縣的。郭鬆齡得此消息，便派人到車站接薑，以自己身體不好，不能親到車站迎接，請薑登選下車一晤為由，將他騙下車來。待薑登選一下車，郭鬆齡即命部下將他扣押。後又以送他進城為名，在路上將他槍殺。薑登選雖與郭鬆齡也有矛盾，卻與楊宇霆等人有所不同。在奉軍中，他算是為人平和，易與共事的人。郭鬆齡為泄私憤，無緣無故殺掉了薑登選，令多數人為之寒心。郭鬆齡的部下和親信在內，幾乎所有的人都認為，郭鬆齡心胸過分狹窄，難以長久共事。
郭鬆齡擬定的進軍計劃是：首先派魏益三帶兩個步兵團，乘奉軍無備，混出關去，然後大軍跟進，一舉衝到奉天。不料，在郭軍任團長的張作相之子張廷樞和齊恩銘之子齊家楨等人潛逃，將郭鬆齡倒戈的消息報告了張作相等人，魏益三所帶部隊隻有一部分混過山海關，其餘即遭張作相部第十五師的攔截。
偷襲失敗之後，郭鬆齡不得不以主力發起攻擊。因山海關一帶奉軍守軍並不多，且主力已主動撤往連山一線布防，故郭軍的進攻很快得手。11月26日，郭軍首先占領了秦皇島，接著，27日又攻占了山海關，打開了出關的道路。