7月3日上午8时第八师司令部举行组织讨逆军军事会议，会议中公举段祺瑞为讨逆军总司令，慷慨誓师。
7月4日，段祺瑞以讨逆军总司令名义发出讨伐张勋的通电。
7月6日冯通电宣布代理大总统职务。
讨逆的军事行动自7月7日开始，12日即告结束。
其实，张勋在北京城外的辫子军都已经被徐彦卓的铁血军赶进了北京城内，只等着段祺瑞来接替。
徐彦卓知道张勋会复辟，怎会不提前做好安排。早在6月25日，铁血军就分批乘船从琼州陆续赶到天津，再从天津秘密奔赴北京城外。由于他们并没有穿军装，所以并没有人察觉。铁血军人数虽然并不多，只有不到两千人，但个个训练有素，装备精良，对付五千辫子军已是绰绰有余。
铁血军西路集中芦沟桥，东路由廊房开进到黄村，在丰台的辫子军便陷于腹背受敌的情势。
张勋命令辫子军把丰台铁路破坏以阻止铁血军前进，这一着引起了外交团的抗议，他们根据《辛丑条约》中“京津铁路行车不得中断”理由，派遣洋兵保护，修理车轨，恢复通车。这一来，对于辫子军是很不利的。
张勋曾经和铁血军打过交道，知道他们强悍的战斗力。虽然自己还占据着人数上的优势，但也只有5000人的辫子军，这个兵力只是用于象征式和威胁性。一旦正式作战，尤其是和铁血军作战，就太不够了。为了掩饰自己的脆弱。张勋只好把非辫子军打头阵，辫子军则押后督战。
7月7日，张勋派吴长植的一旅和田有望的一团开赴丰台驰援，由辫子军二营押后。结果吴、田的部队还没有到达目的地，就倒戈相向，辫子军在这种情形下就狼奔豕突地四散逃之夭夭了。
由前线溃退的辫子军都退到北京永定门外，江朝宗下令关闭城门。不许散兵进城，张勋听了大怒，压迫江朝宗开城放进辫子兵。
这就是铁血军的第一次战斗。不过是小小的接触，根本没有大战，因为在炮火中，火车仍然照开。这次战争辫子军败在北洋军对他倒戈相向。所以没有正式交手就败下阵来。
铁血军不费吹灰之力。一战而克廊房，再战而会师丰台，三战而兵临北京城下。
7月8日，辫子军奉到张勋的命令，全部退入北京内城，集中于天坛、紫禁城和南河沿张宅三个地区。令步兵统领江朝宗派兵防守各城门，徐彦卓命令铁血军停止进攻，等待段祺瑞讨逆军的到来。
当日。陆军第十六混成旅冯玉祥到达北京城外。第二日，在曹锟手下任第三师第六旅旅长的吴佩孚也到达了北京城外。
冯玉祥和吴佩孚两人曾在四川与护**作战时见过徐彦卓。现在两人又参加讨逆战争，再次与徐彦卓相见在北京城外。
徐彦卓向二人交接了防务，不等段祺瑞到来便带令铁血军撤出了战斗。
徐彦卓离开之后，冯玉祥和吴佩孚立刻率兵攻进了朝阳门。这一来北京城内可能爆发巷战，局势顿形紧张。
张勋眼见大势已去，不由得慌了手脚。他想仿李傕、郭汜的故智，纵火焚宫室，挟“幼主”出齐化门“西狩”热河。只是当他想起徐彦卓的警告之后，不得不放弃这一想法。
这时候北京各城门布满了半月形的沙袋，南池子张勋的宅门外架起了机关枪，市区的商店关门闭户，老百姓惶惶不安，因为他们恐怕辫兵重施民国2年洗劫南京的一幕。然而这一次张勋却很聪明，他知道北京的徐彦卓的厉害，所以辫子兵完全不似当年在南京那样烧杀劫掠，居然不妄取民间一草一木。
等到段祺瑞到来之后，讨逆军也并没有没有积极进攻北京。因为徐彦卓再次派袁锐向段祺瑞明确表示，坚决不能因为巷战而让北京这座古城毁于炮火。所以，段祺瑞打算通过外交途径来解决一切。
7月8日，段祺瑞派人入城和各国公使接洽，请其转达张勋，提出了取消帝制、解除辫子军武装、保全张勋生命、维持清室优待条件四项停战条约。
各国公使推荷兰公使为代表，把讨逆军的条件转达给张勋，力劝张勋接受，并表示各国愿意承认张勋为国事犯而加以保护。
张勋虽然眼见大势已去，但见徐彦卓不再干涉，仍然打着如意算盘，他想通过外交关系，率领辫子军安全地退出北京，回到徐州老巢，同时他向溥仪提出辞呈，溥仪皇帝哪里能管得了张勋，不得不批准。
张勋做梦也想不到，他的复辟美梦竟是昙花一现，而徐州会议时那些“唯大帅马首是胆”的督军们，竟然现在用“拖”和“等着瞧”的态杨度来看他唱独脚戏。在大势已去的情形下，他想一走了之。
当段祺瑞通过外交团向张勋提出解决时局的四项办法后，张却用四句歌谣来作答复，他说：“我不离兵，兵不离械，我从何处来，我往何处去。”
7月9日起，讨逆军联合近畿的北洋军，兵临北京城下，对北京采取了大包围，复辟的局面是彻底的瓦解。讨逆军虽然把北京城包围起来，可是总想不战而胜，尽量避免在北京城内用兵。所以再次通过外交团从事和谈，只是张勋的态杨度很顽强，坚决不缴械，一定要自己带辫子兵回徐州。
和平解决无望，讨逆军决定攻城。徐彦卓转告段祺瑞讨逆军，同意攻城，但大炮只许发放实弹一发，其余则以空炮威胁辫子军投降。
讨逆军攻势开始，一切都很顺利，辫子军