张作霖的奉系内部分为土、洋两派。保定讲武堂毕业的李景林、陆军大学毕业的郭松龄等属于土派，留学日本、从士官学校毕业的杨宇霆、姜登选、韩春麟等属于洋派。土、洋两派矛盾很深，大有水火不容之势。张学良与杨宇霆、郭松龄都是结盟兄弟，与两派的关系都不错。郭松龄虽然有少帅张学良撑腰，但有时也会遭到杨宇霆等人的“暗算”
。郭、杨两人之不和，是日后郭松龄发动事变的一个重要原因
。
1924年9月，第二次直奉战争爆发。这时，张学良任第三军军长兼第四师师长，郭松龄任副军长兼第六师师长。郭曾与直系冯玉祥订立密约，冯回师北京倒曹（锟），郭回师沈阳倒张（作霖）。由于第二次直奉战争很快结束，郭松龄的准备工作尚未完成，因而回师沈阳的计划未能实现。
冯玉祥如期倒戈，发动“北京政变”，把直系贿选总统曹锟赶下台，控制了北京政府。直系另一首领吴佩孚见大势已去，乘军舰浮海南逃。奉军乘机进关占领了不少地盘，但与其他军阀的矛盾转而激化。1925年10月15日，孙传芳在杭州以皖、赣、苏、闽、浙五省联军总司令名义通电反奉，浙奉战争爆发。10月25日，吴佩孚在汉口就任十四省“讨贼联军总司令”，并通电反奉。
浙奉战争期间，张作霖派李景林和张宗昌两人对付孙传芳，派张学良、郭松龄驻防京榆一带对付冯玉祥。11月18日，冯玉祥的国民军与奉军在保定发生冲突，张作霖准备下令攻打冯军。郭松龄对张学良说：“关外一片沃野，可以经营开发，不宜在关内争夺地盘，以致引起战争。”他又说：“一切引起战争的坏主意都是杨宇霆想出来的，‘上将军’（张作霖）就爱听他们的话，吃了苦头还不觉悟。”并希望张学良向老帅转达他的意见。
这时，郭松龄认为起事的准备工作已差不多了，时机也已成熟。11月20日，郭与冯再次订立密约，郭松龄由正面榆关（今山海关）回师驱张，冯玉祥派兵进攻热河作为声援。同时，郭又拉守卫天津的李景林加入这个同盟。
郭松龄倒张的事瞒得过别人，却瞒不过张学良。张学良后来回忆说：“其实茂辰要反的事，我老早就知道，我跟他那么亲，我怎么会不知道。”张学良在事变前曾与郭松龄单独谈话，郭向张谈及“上将军”脑筋陈旧，恐已无可挽救，因此建议“父让子继”，由张学良接任镇威总司令，改造东北政局，他愿竭诚予以拥护。然而，张学良反对，他劝郭松龄“不要做糊涂事”。
郭松龄察觉到他的活动可能已被张氏父子识破，即于11月22日在滦州（今滦县）起事，发出通电，要张作霖下野，把政权交给张学良。张作霖得知大吃一惊，大发脾气地对周围人说：“我平时哪点亏负你们，却随了郭鬼子！”接着，他指着张学良大骂：
“小六子（张学良的乳名）！都是你交的好朋友！”
怒气冲冲的张作霖，几乎要掏枪打死张学良。
郭松龄这种“反父不反子”的做法事出有因，一则由于他和张学良有较深的交情，二则利用张学良的名义起兵，可以减少奉军内部的抵抗。
当天，郭松龄扣押了不愿随他起事的4名师长及旅以下30多名军官，乘专列路经滦州的奉军第一军军长姜登选，也被郭派人接到司令部予以看管。
驻扎在昌黎的奉军航空司令部的飞鹰、飞龙航空队，听说深州郭松龄有变，即由航空司令部参谋长冯庸驾机飞往深州探询，冯庸回昌黎后即令能飞的飞机立即飞回锦州，有故障的飞机赶紧装上火车运回锦州。30多架飞机，陆续在锦州东大营操场降落。当时风大天冷，降落场地条件很差，不少飞机在降落时损坏。
第二天，张学良经过锦州，冯庸将飞鹰、飞龙两队的情况向张学良作了报告，他担心受损的飞机被郭军占去，建议将这些飞机焚毁。张学良派人交给冯庸一个便条：“飞机是东三省民脂民膏，留着吧，不必焚毁”。驻扎在军粮城奉军航空司令部飞虎队的飞机，来不及飞走，一半归了郭军，由赵延绪指挥；一半归了直军，由万咸章、马振昌指挥。
这时，冯玉祥的国民军出兵喜峰口直趋热河以声援郭军。同时，冯玉祥还去电劝张作霖下野。
11月25日，郭松龄率部5万余人由深州向榆关进发。第二天，张学良接到张作霖要他尽快想法收抚郭军的命令。张学良在秦皇岛电召郭松龄前去面谈，郭未应召，仅回一信说：
“龄一身所有，皆公之赐，拼得此身，以效忠于公为职志。现分途前进，清君侧而除宵小，另造三省新局面。成则公之事业，败则龄之结局。”
当天，郭松龄将姜登选处决，被扣的4名师长及其他军官都押解天津，交李景林看管，显示了郭松龄倒张的决心。
由于郭松龄所发命令都与张学良联合署名，因而他的部队很少受到沿途奉军的抵抗，进展迅速。11月27日占领榆关，29日占领绥中。30日郭松龄将其部改称东北国民军，自任总司令。当天，张作霖发表讨郭宣言，并悬赏80万元捉拿郭松龄。同时，将郭的父母扣押作为人质。
12月3日，郭军与张作相部在兴城展开了一场激战，张作相抵挡不住郭军的攻势，退往锦州。郭军节节胜利，向沈阳逼近，引起张作霖极大恐慌。情急之中，张向郭表示，愿意和平交出政权。郭则表示，张下台后可聘为高等顾问，并让张学良出国留学，待学成归来后，将政权交给他。
其实，这是张作霖的缓兵之计，他借机调兵遣将，派张学良在兴隆店设立前进指挥所，在辽河左岸建立了最后一道防线。这时，日本政府派关东军司令白川到达沈阳，利用东北内讧机会，向张作霖提出关东租借地租期、南满铁路管理权延长90年、日本在满蒙享有种种特权等苛刻条件。日本政府本来在张、郭两人之间未定取舍，由于郭将其部改称国民军与冯玉祥一致，而张作霖又满口答应了日方的条件，因而日本政府决定维持张作霖政权，并予以必要的“援助”。
李景林暗中支持郭松龄，张作霖便将李在沈阳的母亲和妻子扣留起来，并派人做李的工作。随后，李将郭松龄交他看管的师、旅长全部释放。李景林态度的突然变化，对郭军士气影响很大。
12月9日，日本驻屯军第十师团司令部由辽阳移往沈阳。由于日军的支持及李景林态度的突然变化，张作霖便收回了和平交权的