1927年4、5月间，武汉和南京政府两路北伐，相继攻克郑州和徐州，革命势力已经触抵黄河南岸，奉军遂决定放弃陇海。5月底，张学良从郑州退入河北，直鲁军张宗昌也从江苏撤回山东。此时，北京的北洋军阀政府已是风雨飘摇，北方局势正酝酿大变。

6月间，奉军在被南方政府军打回黄河以北的同时，山西晋系的阎锡山也暗中易帜参加革命，西北冯玉祥也与武汉国民军会师中原，奉军在军事上已处劣势。由于奉系一向以“讨赤”标榜自己，而南京的蒋介石当时也已经公开反共，因此奉系内部年轻的一辈都主张改旗易帜，加入国民革命军，但老一辈却不赞成。6月9日，奉系高层在北京顺承王府召开会议，新老两派达成谅解，决定有条件的接受三民主义，与山西阎锡山和革命军停战合作，主张召开国民会议决定国家未来，改组北京政府，并在停战和合作达成后，尽快与南方政府合并。

但是，奉系直鲁军首脑张宗昌和直系孙传芳坚决反对参加革命，二人联袂入京反对奉系与革命军合流，并极力主张改组北京政府，推荐潘复组阁。然而当时北京政府根本没有元首，正处于国务院摄行大总统职权期间，所以也自然没有人能合法的下达改组内阁的命令。为此，张宗昌和孙传芳决定请出张作霖就任陆海军大元帅，然后以大元帅的身份命令潘复组阁，这样可以避免由顾维钧内阁任命，而涉嫌承认曹锟宪法。6月16日，奉系又在北京顺承王府召开会议，张宗昌慷慨陈词，强调如今的敌人已经不是北洋系，而是南方，因此非战不可，不战必亡，如果张作霖升做大元帅，那么今后就算退出关外，也可以以“大元帅”的称号效仿当年孙中山在广州的样子，号召力不弱。张作霖听后，当即决定接受张宗昌的建议。当日，顾维钧辞职，内阁总理职务交由胡维德代理。

1927年6月18日，安国军政府（亦称北京军政府）正式成立，张作霖在怀仁堂就任“中华民国陆海军大元帅”，并以大元帅名义任命潘复组阁，这是中华民国北京政府第32任内阁，也是最后一任。根据张作霖后来发布的《军政府组织令》，北京军政府的首脑是陆海军大元帅，大元帅总揽陆海军全权，并“代表中华民国行使统治权”；军政府实行军政合一，在元帅府外不再设置任何形式的民意机关，大元帅也不对任何机关负责。这样一来，张作霖实际上就成为了当时最大的独裁者，国务院及所属各部都是其附属物，总理和总长们也不过是他任意支配的工具罢了。

1927年6月下旬到7月间，“策反”冯玉祥未遂的蒋介石出兵鲁南，进攻张宗昌的直鲁军。张宗昌因山东是其根据地，所以拼死抵抗，而此时南方宁汉政府之间又存有矛盾，北伐军因此围困临沂近30日而无法攻破，只得撤军南返。7月下旬，孙传芳和张宗昌联合南下，于23日攻破徐州，北伐军因宁汉分裂之争而未能全力应付。接着，孙传芳不顾张作霖的劝阻，也不管张宗昌在济宁和徐州为冯玉祥所牵制而无法策应自己的现实，一意行险侥幸，欲驱兵南下攻打南京，是以引发了龙潭之役。

在北伐战争的历史上，龙潭之役和汀泗桥、武昌、南昌等战役齐名。1927年8月中旬，北伐军前线各军陆续撤回长江南岸，蒋介石也已经下野，长江一线防御比较脆弱。8月25日夜，孙传芳率军趁大雾渡江，主渡地点为龙潭。不久，龙潭失守，长江南岸各要地也被孙传芳占领，一时间南京危急，苏常震动。南京军事委员会常委何应钦、李宗仁两位总指挥在南京获知孙传芳渡江的消息后，立即派兵增援，白崇禧也自下游紧急驰援，南北两军激烈交战，互有胜负，龙潭两度易手。8月28日，国民政府海军来援，截断江面，阻止了孙传芳军队的继续南渡，而此时孙传芳已有5万军队渡过了长江，主力已进逼南京。

8月30日凌晨，孙传芳发动了全线总攻，国民革命军也发动了攻势，至当日傍晚，国民革命军击溃孙传芳各部，克复龙潭。31日，革命军在龙潭又与发动反攻的孙传芳军展开大战，何应钦、白崇禧亲临前线指挥，最终将孙传芳击退。至当日下午，渡江的孙传芳军除部分逃回江北外，其余全部被歼灭。

龙潭之役中，孙传芳渡江部队被俘3万余人，伤亡无数，而国民革命军也阵亡了八千余人，战况之惨烈为北伐以来所仅见。9月2日，国民革命军奉命渡江北上追击，乘胜攻占了江北十数座重镇，元气大伤的孙传芳一路遁逃，再无反攻之力了。

再看北方战局。1927年7月中旬，已经易帜加入国民革命军的晋系阎锡山占领了河北石家庄，迫使奉军后退。随后，张作霖和张宗昌先后要求阎锡山退出石家庄，以便奉鲁军南下进攻冯玉祥，但阎锡山置之不理。由于当时南方局势不稳，因此张作霖没有紧逼阎锡山，而是暂缓奉军南下的计划。这一时期，冯玉祥已经占领了郑州和开封，直接与奉军和直鲁军势力接触，压力很大，而南方的国民革命军又因宁汉之争不能立即北援，冯玉祥因此以直隶京津地盘为条件，于1927年9月与晋系阎锡山结盟，对奉军开战。

9月27日，晋军炸毁铁轨，将一辆从张家口开往包头的列车截留，而该车正是奉系大员于珍和赵倜等的专车，他们本来是要前往绥远检阅部队，但没想到中途却被晋军劫持，并解往大同。当日，奉晋战争爆发。当时，晋奉两军在京绥、京汉两路的兵力至少均在10万以上。起初，晋军的攻击非常猛烈，在保定一带与奉军大战，但随后奉军包抄了晋军的后路，使战局开始变化，同时，石家庄也被直鲁军孙殿英部及奉军张树森部所占领，因此在京汉路上，晋军大势已去。接下来，奉晋又在涿州展开鏖战，奉军前后发动五次总攻，一直到12月都没有拿下由晋系傅作义把守的涿州。

在京绥路上，奉军自10月起进展就比较顺利，至11月3日已经占领大同，后又攻占绥远城，进至包头，夺取平型关。但是，山西地势险要，交通不便，易守难攻，因此随着战线的深入，奉军也越来越困难，山西战局遂渐成对峙之势。

1927年10月，就在奉晋开战的同时，直鲁联军还对冯玉祥发起了进攻。开战后不久，来势汹汹的直鲁军连克数城，直逼开封；冯玉祥随即调兵遣将与直鲁军展开决战，至11月1日收复兰封，直鲁军战线崩溃。兰封大战后，张宗昌决定乘南京方面何应钦部尚未渡过淮河前，集中兵力击溃冯玉祥，于是又集结10多万军队，分三路推进，发起进攻。

冯玉祥为对付直鲁军进攻，将部队撤回，集中兵力应战。经半个月的战斗，冯玉祥大胜，并趁势反攻，至12月初已进抵徐州城下，切断了津浦路，将北洋军巨头张宗昌、孙传芳、褚玉璞等悉数困于徐州城内。此时，由于冯玉祥劳师袭远、久战俱疲，已是强弩之末，因此没有急于攻城，而是等待南京国民革命军何应钦部抵达，再会攻徐州。12月9日，何应钦沿津浦路北上进至曹村，旋即电约冯玉祥会攻徐州。12月14日，何、冯两军向徐州发动总攻；16日，国民革命军再度克复徐州。

从10月到12月，奉军与晋系涿州守将傅作义又打又谈，始终没有结果。一直到12月底，涿州弹尽粮绝，人心不稳，而冯、何又已攻陷徐州，傅作义这才与奉系谈判，并于1928年2月开城，傅作义因孤军守城100余日而扬名中外。