預備性會談結束後，張其煌帶著上述三項協定內容，到保定向吳佩孚彙報。他說，如堅持“護憲”和顏閣，必與奉方決裂，於大局不利，現決定顏內閣攝政過渡，已為直方保留了麵子，大可因勢乘便。吳佩孚聽後覺得有理，遂不再堅持原來的主張，對協定表示接受。
分歧的消除，為兩巨頭的會晤掃清了障礙。北京政府為歡迎張作霖、吳佩孚進京，在從北京東車站到張作霖的行營順承王府、從北京西車站到吳佩孚的行館王懷慶住宅的兩條路上，張燈結彩，鋪滿黃土，采取了迎接清朝皇帝的禮儀。6月26日，張作霖及其隨從以勝利者的姿態，從天津乘專列抵京，然後在北京政府官員的陪同下，分乘50輛汽車駛往順承王府。6月28日，吳佩孚也由保定乘專車到達北京，張作霖派張學良、張宗昌登車迎接。當天上午9時左右，張作霖又首先拜訪吳佩孚。吳佩孚一見到張作霖，就說：“以前不談，今後合作。”張作霖聽後也很高興，張口“吳二哥”，閉口“吳二哥”，叫得十分親熱。中午12時，吳佩孚到順承王府回訪張作霖，兩人還換了蘭譜，拜了把子，並合影留念。由於大部分問題都在預備性會談中得到解決，故兩巨頭會晤談話的時間並不長，兩次見麵加在一起，也不過半個小時左右。除說些客套話外，張作霖和吳佩孚再次重申了合作的“誠意”，並約定：關於內閣問題，暫時維持杜錫王圭內閣，俟軍事結束後再組正式內閣；關於軍事問題，繼續共同打擊國民軍。吳佩孚表示，他將獨立指揮所部進攻南口。張作霖則十分大方地表示，關內奉軍、直魯聯軍“悉聽吳二哥指揮，我的部隊就是你的部隊”。
兩巨頭會晤後的當天晚上，代理內閣總理杜錫王圭在中南海居仁堂設宴，為兩位大帥接風。宴會正進行時，突然聽到“咣”的一聲響，張、吳的隨從人員以為出了事，一下子緊張起來，紛紛拔出手槍。但定神後一查，原來是外交總長顧維鈞所戴的禮帽從衣架上掉下地發出的聲音，讓大家虛驚了一場。
中南海的宴會結束後，張作霖、吳佩孚均於當日夜離開北京，分別回到天津和保定。此後，按照約定，吳佩孚擔負起了攻打南口國民軍的指揮責任。
南口是北京西北的重要隘口，北有居庸關和八達嶺為天然屏障，易守難攻。國民軍雖退至南口，實力並未受到大的損失，加之憑險據守，直奉兩軍的進攻頗不順利。
南口之役實際上從4月下旬即已開始。4月22日，吳佩孚即電令李景林、張宗昌、張學良、靳雲鄂等，迅飭各部並力向南口進攻。但是，由於直係將領靳雲鄂的消極和奉軍的袖手旁觀，南口之役進展不大。5月底，吳佩孚下令解除靳雲鄂的職務。6月初，又在保定召開軍事會議，決定直係分三路進攻南口，另請奉軍進攻多倫，直魯軍協攻南口。
兩巨頭在北京會晤之後，吳佩孚進一步加強了對南口國民軍的攻勢。但是，由於7月初南方國民革命軍已經開始北伐，吳佩孚不得不抽調一部分直軍南援，加之進攻南口的直軍田維勤部兩個團投降國民軍，致使直軍兵力不足。在這種情況下，吳佩孚不能不讓直魯軍和奉軍擔任進攻南口國民軍的主力。8月1日，為迅速解決南口之敵，吳佩孚又親自上前線督戰，指揮各軍向國民軍發起總攻擊。經過數天激烈戰鬥，8月8日，奉軍胡毓坤部攻占了居庸關。8月9日，奉軍和直軍、直魯軍的其他部隊，也分別攻占營子城、偏坡峪、鐵盧溝、毛司台、落馬坡等要隘，這樣，南口已陷於三麵包圍之中，國民軍雖竭盡全力抵抗，仍難以阻擋敵軍進攻，不得不於8月13日開始有步驟地退卻。根據國民軍總部的退卻令，宋哲元、鹿鍾麟、石友三、韓複榘所屬各部，均先後自多倫、南口等地退往綏遠。8月14日，奉軍於珍部進占南口，南口之役基本結束。
然而，就在吳佩孚指揮直、奉軍攻下南口前後，南方的北伐軍也占領了湖南。吳佩孚來不及休整，便不得不將進攻南口的直軍迅速撤往河南、湖北，以抵擋北伐軍的進攻。這樣一來，南口之役的勝利成果，便全為奉係所得。張作霖高興異常，立即通電報捷，大肆宣揚奉係的勝利。接著，張作霖又論功行賞，命褚玉璞為直隸督辦，湯玉麟和高維嶽分任熱河、察哈爾都統。原直隸督辦李景林這次雖然也出了力，但因他曾助郭鬆齡倒戈，反被張作霖罷免了所有職務。李景林痛哭流涕之後，深知自己已不為張作霖所容，隻好離去，從此“以劍術遨遊四方”，度其餘生。
經過這次反對國民軍的戰爭，張作霖不但奪回了熱、察、直三省區和京津地區，而且重新控製了北京政府，開始了他對華北大部分地區的統治。
在獨占華北之後，張作霖又祭起“反赤”大旗，對進步人士極盡摧殘、壓迫之能事。擔任《京報》主筆兼上海《申報》駐京記者的邵飄萍，因為經常發表揭露各派軍閥罪惡的文章，被張作霖控製的警察廳加以“宣傳赤化”的罪名，逮捕處死。此後不久，《社會日報》社社長林白水也因得罪了奉係軍閥，而慘遭殺害。當時不少人認為，自民國以來，北京的新聞界雖然經常受到曆屆反動軍閥政府的壓迫，但新聞記者被公開槍斃，這還是第一次，可見奉張對進步人士鎮壓之嚴厲。此外，奉軍集團還經常以反對“赤化”為名，對北京各大學進行搜查，對所謂犯有“赤化”嫌疑的進步師生公開進行通緝，整個北京籠罩在白色恐怖之中。
奉張的倒行逆施反而更激起進步人士和人民群眾的憤恨，同情和支持革命黨。當時在北京的共產黨人李大釗說：“從此以後，一般民眾知道赤化就是‘不擾民、真愛民’，反赤就是燒、殺、奸、擄、軍用票，所以，他們日思赤之再來，並深知惟赤可以使他們自救。”
“安國軍”不安國
就在張作霖苦心經營，為重新奪取華北地盤對國民軍大打出手之時，廣東革命政府的北伐正式開始，它標誌著一個新的革命高潮正在興起。