巨流河之战是郭奉为争夺 沈阳市 管制权的重要战役， 张学良 率军与之在巨流河激战，后 日本 干涉战局， 郭松龄 反奉失败，郭氏夫妇被捕。翌日惨遭杀害。战后 张作霖 言辞对援助 奉军 作战的日本卖国条约赖账，这也为 皇姑屯事件 埋下了祸端。
战役背景
1925年末，原为奉系的郭松龄倒戈大军占领 锦州市 。13日攻克 营口市 、 沈阳 震动。张作霖准备下野，逃往 旅顺 。郭松龄两次致电日本公使和驻华外交团，声明保护在 东北地区 的外国人，尊重既成条约，要求日本和各国严守中立，不要干涉 中国 内部事务。7日， 关东军 迅速由 铁岭 、 辽阳市 、 海城市 等地结集于 奉天府 警戒，并声明，表示不干涉 国共内战 ，同时警告 郭松龄 部和 奉军 不得扰及满铁附属地及日军守备区域。15日， 日本内阁 决定：从其本土和 朝鲜 调动大批日军到满洲，增援 张作霖 。同日发表第二号警告，严禁对 南满铁路 两侧以及离铁路20华里以内有直接战斗行为，并禁止对附属地治安有紊乱之虞的军事行动，否则一概缴械。18日， 关东军 司令官移驻 奉天省 城，坐镇指挥日军。
郭松龄将所部整编为5个军，郭亲任总司令，原炮兵司令 邹作华 为参谋长， 刘伟 、霁云、魏益三、范浦江、刘振东任军长。 1925年11月23日，七万大军浩浩荡荡向 沈阳市 进发，一场血战拉开帷幕。
双方兵力
奉军 方面 张学良 指挥兵力近七万人，日军干涉一面派炮兵加入战局一面派80架飞机策应轰炸郭军，又 朝鲜 调军2个 师团 4万人阻止反奉军入奉， 郭松龄 部兵力大概4万人左右。
战斗准备
张作霖倾全力与郭松龄在巨流河决战，为打败郭松龄孤注一掷，不惜一切代价，在日本贷款的接济下，所有士兵都发给新棉衣、皮大衣、面包、罐头、香烟等，物质供应异常丰富，并将兵工厂储藏的新枪、新炮、弹药全部运出来使用。据时任奉军炮兵司令部参 谋长的廖安邦回忆：“同年郭松龄反奉，奉天处在危机中的时候，炮兵十四团却成为 张作霖 炮兵的主力：以该团为基干，又将原在步兵部队中的炮兵人员全部调回使用，在巨流河东岸布置炮兵阵地。张作霖命令将兵工厂所有大小口径的炮都运出来使用。用帅府的大骡车载运到阵地上来，每门炮给炮弹三百发，射完为止。”同时，张作霖又雇佣了日本人当炮兵。“这些日本人约有二百多人，是张作霖的日本顾问荒木贞夫在奉天日本车站找来的一些退伍军人。”日本军方还接济张作霖大批军械、弹药，足够奉军一二个月之用。
战斗过程
日本人的干涉使 张作霖 有了喘息之机，他迅速将残余的部队进行整编，任命 张学良 为前线总指挥，并在巨流河东岸布防。张作霖此时在巨流河的兵力约有六、七万人，而且有优势的骑兵。炮兵虽不及郭军，但使用的多数是由奉天兵工厂运来的新炮和 日本 重炮 。而且，由日本人亲自指挥和操纵这些炮队，弹药也由日本人提供。
由于日军的干涉，郭军原计划南北夹击 沈阳市 不能实施，只得在巨流河一线正面与奉军作战。20日，郭军夺取 辽河 西岸军事重地 新民市 ， 奉军 无险可守，郭军进逼 辽宁省 。21日，郭松龄部队与张学良部隔着巨流河决战。 张学良 看着湍湍的巨流河，感慨万端:“这好像是命中注定，以前在讲武堂时， 郭松龄 与学良在此演习过，这里的地形，我们双方都很熟悉，就让老师跟学生在此比比高低吧！”
22日，受寒冷、缺粮、缺弹药困扰的郭松龄不待主力集中便发出总攻击命令。郭军对 兴隆店 奉军司令部形成包围之势，但最终因刘文清旅弹药供应不上转胜为败。接着， 吴俊升 率 黑龙江省 骑兵杀到，炸毁了郭军在白旗堡的弹药库。郭军遭此严重打击，士气低落，士兵中流传:“吃张家，穿张家，跟着郭鬼子造反真是冤家”。
张学良 乘势加紧策反工作，亲自给郭军军官打电话，讲明形势，表示既往不咎，致使郭军全线震动。早已离心的郭军参谋长 邹作华 通过日本驻新民领事分馆与张学良通了电话，表示不再为 郭松龄 作战。23日夜，郭松龄召开军事会议商议策略，将领们的态度很不统一。邹作华、 高纪毅 等将领极力主张“停战议和”，而霁云、刘伟、范浦江等人积极主战。在此情况下，郭松龄仍决定和奉军决一死战。
24日拂晓，郭松龄“亲立阵头督师”。然而，令郭松龄没有料到的是，他的兵也是 张学良 的兵，张学良用飞机撒下的传单“老张家人不打老张家”极大地涣散了郭的军心，士兵开始纷纷投诚。给郭致命一击的是， 邹作华 “突然将所部炮兵旅撤回，并停止前线子弹供应，郭军遂大溃”。
日军参战
19日，增派满洲援张日军全部抵奉，总司令为斋藤义夫 少将 。日军代张守卫 奉天省 城，张之卫队急速开前线作战。同时，日兵又乔装张军，向郭军 左翼 侧击， 日本 的士兵和 大炮 加入 奉军 防线。22日，郭军与奉军在巨流河展开激战。日军一方面以80架飞机，用重型炸弹轰炸 新民 一带，配合奉军正面战场，一方面借“南满附属地不得干犯”为由阻止郭军前进；同时以乔装奉军从左侧压迫郭军，并掩护 吴俊升 部骑兵抄袭白旗堡郭军后方。
郭松龄反奉事件使日本获得机会。本来他们不无助郭反奉之心，但 郭松龄 明确警告日本不要干涉 中国 内政，终使日本继续支持 张作霖 。在关键的巨流河之战中， 日本 炮手就起了很大的作用。而当时 关东军 开入 奉天 一带的兵力已达4万人，将日旗遍插各处，勒令郭军不得通过，遂使郭军走入死胡同。在郭军咄咄逼人时， 日本 即向张作霖提出签订密约，作为出兵襄助的条件，密约包括五条：
一、日本臣民在 东三省 和东部 内蒙古自治区 ，均享有商租权，即与当地居民一样有居住和经营工商业权利；
二、 间岛 地区行政权的移让；
三、 吉敦铁路 的延长，并与 图们市 以东的朝鲜铁路接轨和联运；
四、洮昌道所属各县均准许 日本 开设领事馆；
五、以上四项的详细实施办法，另由日中外交机关共同协商决定。
当时的 张作霖 正慌不择路，马上一口应允。但是这个条约是不成文的，而且有“另外协商决定”的约定，故张作霖事后即予反悔。（总算张作霖没卖成国）这为日后日本制造 皇姑屯事件 炸死东北王埋下了伏笔。
兵败身死
郭军三面受敌，23日战败。 郭松龄 见大势已去，于是在1925年12月24日晨携夫人 韩淑秀 及幕僚数人以及200多名 卫队 出走。临行前，郭 委托霁云军长收容余部，向 沟帮子街道 、 锦州市 方向转移。
在巨流河战役中，奉军在防守配备上， 张学良 与 韩麟春 曾有不同意见。韩麟春主张加强侧翼防御，以防郭松龄偷袭。张学良深知郭松龄其人，坚持认为:“郭茂宸是个宁折不弯的人，他一定哪硬往哪打，我们只要把正面工事做好，顶住郭军的进攻，再加上宣传攻势就一定可以取得胜利”。果不出所料，张学良的有针对性部署和攻心战术打败了老师 郭松龄 。
邹作华 见郭松龄已走，下令各军停止进攻，发急电给 张作霖 ，报告郭出走情形。同时又给张学良打电话报告:“茂宸已出走，部下已放下武器。现在已控制一切，请军团长放心。”至此，郭松龄反奉历经一个多月以失败而告终。
郭松龄夫妇弃军潜逃 营口市 ，在 新民市 被捕。同日，张作霖下令将郭氏夫妇就地枪决。此战虽以郭松龄失败告终，但奉系亦付出惨重代价。据专家研究，奉系在巨流河之战中损失的财力物力，相当于其两次入关作战的总和，这直接导致奉系财政陷入紧张，不得不收缩势力范围退回关外。