这吴佩孚交通兵团的官兵，没有料到会在这里遭受到这样的袭击，一下乱了阵脚，纷纷打开车门，蜂踊着向车外跳。正在这些官兵们呼天抢地，喊爹叫娘之际，“叭！叭！叭！”三颗红色信号弹升在空中，划出三道红色弧虹，这时从铁路两侧、从车站内外，顿时枪声大作，轻重机枪、步枪，一齐响了起来，如同炒豆一般，子弹呼啸着，漫空飞舞，发出撕破空气的啸声。

刚刚从车上跳下来的交通兵团的官兵，立刻被打倒了不少，其余未中弹的人都被这突兀的伏击吓懵了，一个个像无头苍蝇地在这狭长的铁路路基上乱窜，有的趴在那儿一动也不敢动了。只有少数，利用倒翻的车厢作掩护进行还击。

忽地响起一阵冲锋号声，伴随之而来的一片震天动地的喊杀声，张自忠的卫队旅第一团官兵一个个端着剌刀、挥舞着大刀，如出山的猛虎从掩体冲了出来，向敌人冲了过去。

吴佩孚的这支交通兵团已被这突然的伏击给打懵了，现在已是全无斗志，看见四面八方的敌人向他们扑来，一个个吓得魂飞魄散，几乎没有什抵抗就弃枪举手投降了。

张自忠团这一仗可说赢得干脆利落，几乎没有什么伤亡就把敌全歼在长辛店车站，把前来救援吴佩孚的交通兵团消灭，缴获了大量的枪支弹药，保证了北京政变的胜利。

由于交通兵团被歼，东线北上的直系援军也为山东郑士琦等所阻，吴佩孚已是孤军无援，北边的部队又败于张作霖。冯玉祥派孙岳、张之江等分扑保定、杨村各线解决吴佩孚的残部。吴佩孚见大势已去，只得下野，逃往南京。张之江入驻天津。

后来皖系和奉系军阀又互相勾结，张作霖背弃奉军不入关的诺言，和皖系勾结乘虚而入，赶走王永斌，占领了天津。

段祺瑞和张作霖联袂到北京，段祺瑞作了执政，黄郛被迫辞去内阁总理职务。安福系官僚跟着进京争名夺位，大局直转急下，闹得乌烟瘴气。冯玉祥又被皖、奉军阀排挤。孙中山先生到了北京，冯玉祥已无力控制局势，请孙中山主持国事的打算也成空。孙目睹国事日非，又患不治之症，不久在北京病逝。一场轰轰烈烈的“北京革命”，却以失败告终。