直军在前线的一切布置妥当后，吴佩孚随即下令扣留赵恒惕的代表。原来赵的代表钟才宏和唐义彬看见吴佩孚调兵遣将时就知道事情不妙，乃悄悄地离开湖北，回转湖南，只留下萧光义一人在汉口等着见吴。吴佩孚指责萧光义捏造假情报欺骗赵恒惕，是引起湘鄂战争的罪魁祸首。
与此同时，吴佩孚向湖南提出了两个反条件：（一）湘军应完全退出湖北；（二）惩办制造战争的湘军师长宋鹤庚、鲁涤平。
至于任命蒋作宾为湖北省长问题，吴表示可以由北京考虑，其余如废督、自治等问题则概不考虑。
赵恒惕获知吴佩孚翻了脸，大吃一惊。八月十九日他到蒲圻召开军事会议，下级军官和士兵们推举代表见赵呼吁请战，骑虎难下的赵恒惕，于二十二日最终下达了攻击命令。
二十二日，湘直两军在汀泗桥展开了争夺战，湘军被阻于强烈的炮火网不能前进。这时赵恒惕已上了火车，准备返回长沙，看见战地情况不妙，又从火车上下来。亲自组织了敢死队，冒着炮火一鼓作气夺到了直军的四挺机关枪，直军被湘军的勇猛攻势所吓倒，只好向后退却。
赵恒惕看见直军已后退，才重新上火车回长沙。
二十三日，获得增援的直军发动反攻，夺取了汀泗桥火车站。二十四日湘军再度施威，把直军压迫到汀泗桥以北，汀泗桥火车站重入湘军之手。
二十五日靳云鹗旅被湘军包围，战况对直军越发不利。但战场发生了一个意外，直军在后撤时遗弃了很多枪枝，装备落后的湘军纷纷争夺这些战利器而阵形大乱。直军乘机反攻，湘军抵挡不住，向蒲圻和赵李桥败退。
此时湘军右翼独立旅旅长易震东忽然率部倒戈，使湘军右翼发生动摇，径向通城迅速撤退。易震东是葛豪的表兄，湘军“援鄂”前，赵恒惕派葛去见吴佩孚，葛被吴留了下来。湘鄂战启，原葛豪统领的铁路警备队改编为独立旅，赵恒惕便以葛的表兄担任独立旅旅长。
吴佩孚随后又命海军在金口决堤水淹湘军，湘军猝不及防，左翼湘军因之也不能立足，向临湘迅速撤退。
赵恒惕在长沙获知前线战况不利，于二十六日再赶赴前线，统帅的亲临，勉强使湘军阵脚稳定了下来。
和王占元的鄂军相比，湘军肯定是占绝对优势，但比起强大的直军，湘军就相形见绌了。更大的问题是军火无继，饷粮困乏。本来湘军一心想打下武汉，可以从汉阳兵工厂补充弹药军械，现在这个计划落空了，加之湘军久战疲劳。
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