韩复榘在华阴会议后，立刻赶到第二十师驻地陕州，召集旧部密议，决定不执行冯玉祥的西撤命令，把队伍全部东开，到达洛阳。5月22日，韩与石友三联合发出投蒋通电：“为除民众痛苦，遭逢事变，惟望维持和平，拥护中央。”第二天，又致蒋两份电报，表示拥蒋。石友三时任第二十四师师长，驻防南阳地区，但与韩早在联络，表示随韩一起行动，投蒋电报发出后，即由南阳率部队到郑州与韩会合。
蒋介石接到韩、石电报后，立即复电嘉奖，许诺所有驻陕甘部队概归韩复榘指挥，命石友三为讨逆军第十三路总指挥，并立即送去500万元作为犒赏，同时，任命韩为河南省主席，石为安徽省主席。
5月23日，蒋介石操纵国民党中央执委会常务会决议，革除冯玉祥一切职务，永远开除党籍。同时，宣布对冯部高级将领予以撤职查办。接着，南京政府又下令查办冯玉祥，国民党中宣部发布《讨冯宣传要点》，蒋介石发表《告西北将士文》，给冯加上了“勾结苏俄”、“叛党叛国”等等罪名。
5月25日，南京政府明令讨伐冯玉祥。
韩、石倒戈投蒋，冯玉祥失望地说道：“这样一来，整个讨蒋计划都全盘地完了。”冯玉祥痛心疾首，日夜哭泣，咒骂自己，自抽嘴巴，不仅在精神上受到严重打击，在威信方面大为低落，而且对于西北军的自信心也远不如从前，感到今非昔比，困难重重了。
5月27日，冯玉祥通电下野入华山，讨蒋战事暂告中断。
冯玉祥下野后，派出代表到太原见阎，希望与阎共同反蒋，阎约冯到山西面谈。6月24日，冯玉祥偕妻女离华山，赴山西，25日抵太原，下榻西郊晋祠行馆。
阎锡山约冯到山西，目的在于挟冯自重，增强自己举足轻重的地位。6月26日，阎、冯联名通电，表明将一同出洋，阎又另电南京政府，声明在出国前需检查身体，并随即前往北平住进德医院，以示将丢下所负军政责任，一并归蒋。实际上，是对蒋的一种要挟手段。
蒋介石大为惊异，认为阎、冯已经结合，于己不利，便急忙派人挽留阎继续负责，不要出洋，只令冯一人出去，并亲赴北平与阎密谈，多方拉拢，以拆散阎、冯合作。
最后的较量——中原大战
所谓中原大战，就是反蒋联军与蒋军的作战。
作战地点是沿陇海、平汉、津浦三线及其附近地区展开。
中原大战的序幕正式拉开是在1930年4月4日，蒋介石以国民政府的名义下令免除阎锡山本兼各职，永远开除党籍，并通缉拿办，战争开始了倒计时。
当时反蒋联军的作战方略是：冯（玉祥）军担任河南境内陇海、平汉两路作战任务，东进徐州，南下武汉；阎（锡山）军担任山东境内津浦、胶济两路作战任务，与冯军会攻徐州，然后沿津浦路南下，直捣南京；桂（李宗仁）军出兵湖南，北上武汉；石友三军以主力进攻济宁、兖州，以一部协同阎军会攻济南。
蒋（介石）军以韩复榘部拒守黄河南岸，阻截津浦路阎军南下；刘峙军分别布防徐州、砀山、宿县；何成浚军布防平汉路许昌以南各地；陈调元军和马鸿逵军布防鲁西济宁、曹州，以拒止敌石友三部；杨虎城所部警戒河南南阳；范石生军警备鄂北襄樊一带。
且说4月中旬，冯军各路分别进至平汉路以西的淅川、内乡、叶县一带和陇海路西段的洛阳、郑州一带；阎军一部经郑州转往兰考、开封一带；津浦线方面的阎军向德州、济南进击。
5月上旬，阎、冯联军在陇海路发动攻势，分路东进。但蒋军来势凶猛，并有空军配合，激战数日后，又因蒋介石施计，使联军将领刘茂恩倒戈投蒋，造成极大混乱，阎、冯联军不得不节节后退，一部退往亳州，一部退至归德（今商丘市）附近，等待外援。
蒋介石旗开得胜。后在归德争夺战中得手之后，他便亲临归德督战，命刘峙的主力部队猛攻兰考、开封，因阎军奋力固守，久攻不下，又令陈诚部由陇海路南侧挺进，使阎军右后受到威胁。冯玉祥见战情紧急，从郑州急调孙良诚部投入战斗，又派吉鸿昌率部协同孙部作战，孙、吉二人素以骁勇善战著称，所部又是刚加入战斗的有生力量，一经交战，便给陈诚部以巨大杀伤。陈诚被迫节节后退，孙、吉乘胜追击，同时，全线其他各部也有进展。经过10余日的激战，蒋军全线动摇，6月上旬，蒋军开来援兵，才在定陶、曹县、民权、河阳集等一线稳定下来。
在双方激战之时，联军中的郑大章指挥的冯军骑兵杀来，活跃在永城、夏邑、鹿邑一带，给蒋军后方以极大威胁，牵制了蒋军不少兵力。5月31日，蒋介石在归德的朱集车站指挥作战，指挥部设在列车上。郑大章率骑兵千余人，夜间急驰80余华里，奇袭归德飞机场，烧毁飞机12架，俘虏机师及地勤人员50余人。蒋的指挥部只有200名卫兵，在高级参谋陈调元指挥下，分布在车站周围，密集射击。郑大章误认车站有蒋军主力部队，更不知蒋介石就在列车上，加之夜间不便大举进攻，故没有攻击朱集车站就撤了出来。
蒋的秘书周佛海事后回忆说：“当我们在归德的时候，有天晚上，我从梦中被枪声和很大的爆炸声惊醒，只听见侍卫长王世和大声呼道：‘火车头呢？’因为不预备开车，所以离开了火车头，当时火车欲开不得，枪声响了半小时始息。后悉是冯玉祥的骑兵郑大章部来袭击飞机场，他们的任务是烧了飞机就回去，谁知我们车上只有200多卫兵，车站上又没有其他军队，如果骑兵到达车站，主帅（蒋介石）以下都要被俘，那么，那个时候以后的历史又是一个写法。”
5月16日，平汉线蒋军何成浚部发动总攻击，在飞机的掩护下，向许昌一带进逼。飞机在许昌上空抖抖翅膀，扔下了几颗炸弹，冯军守将樊钟秀阵亡，军中无主，顿时大乱。这时冯玉祥急派邓宝珊接替，并亲赴许昌安定军心。同时，还派孙连仲前来增援。此时，桂军已北上进入湖南，占领长沙。6月8日进占岳州。
冯玉祥为配合桂军作战，6月10日，下令向平汉线的蒋军发动全线进攻，弹如飞蝗，激战两昼夜，蒋军纷纷向南溃退，冯军进至漯河一线，即停止追击。冯玉祥认为桂军已退出长沙，即使冯军南下打到武汉，对桂军也起不了动摇作用，主张在陇海线上集结兵力，针对蒋军主力作战，于是，在平汉线上便没有乘胜追击，扩大战果，实际战略上是一大失策。
桂军未能得到冯军的有力配合，又被粤军陈济棠截断后路，再加内部矛盾，后方不稳，7月间退回广西。
蒋介石在陇海、平汉线两度受挫，便在幕后策动了一个“和平运动”，由于右任、李石曾等人出面，致电汪精卫，建议召开国民党临时全国代表大会，以解决党内纠纷，被汪拒绝；李石曾又在沈阳活动，敦请张学良出兵调解，6月中下旬，张学良连续致电阎、冯，提出将郑州、开封一带划为缓冲地带，撤退前线各军，立即停战。反蒋联军正处于有利形势，对于蒋介石的“和平运动”，没有理睬。
蒋介石在发动“和平运动”的同时，又在陇海线发动了新的攻势，以刘峙、蒋鼎文、陈诚等部三万余人，由杞县、太康、鹿邑之间攻入，企图奇袭开封。冯玉祥也正想在陇海线上再创蒋军，便将计就计，部署了一个口袋形的包围圈：令孙良诚、庞炳勋、吉鸿昌等部迅速后撤，闪开杞县、太康一线，诱敌深入，之后在正面堵击；令孙连仲、张自忠部向蒋军左侧背包抄；依靠陇海路上阎军截堵蒋军右侧；由孙殿英部扰乱蒋军后方。这时蒋介石侦察得知冯军调动的密电后，立即变更部署，使冯的“口袋”形包围计划未能全部实现。但是，冯军在三昼夜激战中，给蒋军以重大杀伤，并缴获100余辆汽车和大批辎重。
再说5月间，津浦路的阎军进入山东境内，蒋军韩复榘部一路后撤。6月25日，阎军占领济南，韩部向胶济线方面撤退。阎军一部沿胶济路东进，至高密县与韩部激战；一部沿津浦路南下，至曲阜、兖州一线与蒋军对峙。7月上旬，蒋介石调兵增援津浦线，并海运部队在青岛登陆开往胶济路。7月中旬，蒋军发动反攻，津浦、胶济两路的阎军节节后退。阎锡山为摆脱被动局面，急派代表携带大批现款、弹药和面粉到郑州见冯，请冯在陇海线发动大规模攻势。
8月6日，冯玉祥发动了大规模的八月攻势，兵分七路，以徐州为目标，浩浩荡荡东进。冯军奋战，猛力推进，蒋军岌岌可危。但是，连日大雨不停，士兵在泥水中战斗，过度疲劳；阎军也未予紧密配合，并违背事先约定，未能提供给养和军火援助，使冯军大有受骗上当之感；这时的蒋介石则以重金激励官兵，固守阵地，使冯军攻势受阻，对津浦线上的阎军未能起到支援作用。8月15日，阎军退出济南，撤往黄河以北，蒋军从津浦线抽出兵力转用于河南战场，冯军攻取徐州的计划落空。冯玉祥面对这种局面，十分痛心，感到阎锡山缺乏合作诚意，二人闹起了内讧。
这时蒋介石抓住战机，调兵遣将，将津浦线的大部精锐部队分别调到河南境内的平汉、陇海两线，8月24日，悬赏各军，先占领巩县者赏洋20万元，先占领洛阳、郑州者赏洋100万元，9月6日，开始总攻。冯玉祥令宋哲元部撤退至洛阳一带，以保持通往陕西的归路，大部分部队则缩短防线，集结在郑州周围，与蒋军对抗。
正当反蒋联军处境困难之际，本来表示中立的张学良，9月18日通电各方官兵，“静候中央措置”，第二天，东北军入关，形势急转直下，反蒋联军败局已定。
10月初，东北军接收了平津及河北省政权，这一地区的阎军不作任何抵抗，10月中旬，退往山西。
张学良的通电发表后，冯玉祥仍想集中兵力，固守郑州。但陇海线上的阎军已撤向黄河以北；庞炳勋、孙殿英等部纷纷自由行动，随阎军向黄河以北撤退；石友三表示拥护张学良，叛离冯、阎；反蒋联军中的杂牌部队纷纷土崩瓦解。河南军事陷于不可收拾的境地，不得不全线退却。又因防守洛阳的兵力有限，9月17日，蒋军杨虎城部攻到洛阳附近，冯军西撤回陕的路已被切断，只得向豫北撤退。
10月3日，蒋军攻占开封，6日进入郑州，冯军全线崩溃，一部由宋哲元率领从洛阳退往潼关以西，另一部分则退到豫北和晋南。10月下旬，中原大战基本结束。
11月4日，阎、冯联名致电张学良，声明即日下野，释权归田。
历时半年之久的中原大战，双方投入兵力100多万，消耗军费5亿多元，战火波及20多个省，30万官兵送掉性命，无辜百姓的生命财产遭受严重损失，尤其给中原人民造成空前的灾难。