曹錕依靠金錢與軍隊終于登上了民國大總統的寶座，但這一賄選行為卻給了其反對者有力的借口，一時間，全國上下反曹錕、反直系的運動更加激烈的上演了。就在曹錕剛剛賄選成功后兩天，南方的國民黨就發表了討曹宣言；又過了兩天，孫中山在廣州大本營主持會議，商量討曹事宜，致電各國外交團，請求不承認曹錕為總統，并以大元帥名義下令討伐曹錕，通緝賄選議員，同時致電“反直三角聯盟”的段祺瑞、張作霖和盧永祥一致行動。

另一方面，在直系內部也出現了分裂。直系名將吳佩孚本來一直支持曹錕，但在“驅逐黎元洪”和“賄選總統”的問題上，吳佩孚担心會引起輿論非議，影響其“武力統一”的大業，因此主張待黎元洪屆滿后，再合法參與競選。就這樣，曹錕和吳佩孚之間產生了矛盾，最后在直系內部形成了相互對立的以曹錕為首的津保派（因曹錕當時駐天津、保定）和以吳佩孚為首的洛派（因吳佩孚當時駐洛陽）。曹錕當選總統后，兩派矛盾日深，吳佩孚居功自傲，還將馮玉祥、王承斌等直系將領的地盤和兵權也奪了去。就這樣，直系于外有孫、段、張“反直三角聯盟”，于內又形成了馮玉祥、王承斌和齊燮元結成的反吳三角聯盟，這兩個三角聯盟搞得曹錕焦頭爛額。

此種形勢下，直系決定先發制人。當時，浙江督軍盧永祥和淞滬護軍使何豐林同為皖系，而江蘇督軍齊燮元為直系，齊燮元千方百計想將上海和浙江劃入自己的勢力范圍，因此與盧、何二人矛盾極深。另外，直系孫傳芳在閩不穩，窺粵無望，也企圖向浙江發展，于是便與齊燮元聯合，圖謀攻浙。對于盧永祥來說，他是不承認曹錕總統之位的，而且還大量接納反直系的政客和議員，使上海、杭州儼然成為反直的中心，曹錕對此極為惱火，下令褫奪其職務。1924年9月，齊燮元以盧永祥收容為直系孫傳芳所擊敗的福建皖系部隊為由，向其發動進攻，引發江浙戰爭。戰爭中，直系動員了6個省的兵力進攻上海和長興等地，盧永祥則將從福建退入浙江的皖系部隊和自己的部隊組成淞滬聯軍與之對抗，雙方以上海為爭奪焦點，因此戰斗也主要集中于淞滬周圍。后來，直系孫傳芳率部由閩入浙，防守仙霞嶺的盧軍一部倒戈，浙江戰場激變，盧永祥被迫放棄浙江。9月25日，孫傳芳進入杭州；之后，齊燮元全力進攻淞滬，掃清上海外圍，直抵龍華。10月3日，盧永祥通電下野，逃往日本；14日，齊燮元進占上海，江浙戰爭結束。

由于孫中山、張作霖和盧永祥訂有反直同盟，因此，江浙戰爭爆發后，孫中山即于9月5日發表討伐曹、吳的命令，隨后，移師韶關，分兩路向湘、贛進軍，支援盧永祥對直作戰。關外奉系張作霖也以反對攻浙為由，于9月15日起兵討直，親率六路大軍向山海關和熱河方面前進。9月18日，北京政府發布討奉令，曹錕以吳佩孚為“討逆軍”總司令，分三路迎擊奉軍，第二次直奉戰爭爆發。

奉系自第一次直奉戰爭失敗后，一直都想雪恥，于是在日本的全力扶植下，張作霖積極整頓軍務，以圖再起。到第二次直奉戰爭時，奉軍的戰斗力已經比兩年前有了長足的進步，武器裝備水平遠遠超過直軍。張作霖本人看穿了吳佩孚“先平浙江，后取東北”的戰略意圖，因此硬要陷直軍于“兩線作戰”的境地，遂于江浙戰爭爆發后立即出兵關內。

此時，直系方面不僅軍事實力不如奉軍，而且內部還矛盾重重，開戰之初，直軍即已處于下風。在奉軍發起進攻后，曹錕急召吳佩孚由洛陽抵京出任“討逆軍”總司令，發兵迎戰奉軍。直系中路軍出喜峰口作戰，被奉軍打垮，而領西路軍出古北口的直系馮玉祥因與吳佩孚有宿怨，故按兵不動，不支援中路軍。與此同時，直奉兩軍主力在山海關展開決戰，戰斗十分激烈，吳佩孚和張作霖均親臨前線督戰，雙方互有傷亡，但不分勝負。誰料就在此時，戰局卻發生了戲劇性的變化——直系西路軍統帥馮玉祥臨陣倒戈了。

馮玉祥是“反吳三角聯盟”的一員，對吳佩孚把持朝政、排斥異己向來不滿，在第二次直奉戰爭中他出工不出力，而且還與張作霖及奉系前線將領有來往，與南方廣州政府也有接觸，受到奉系的賄賂和國民黨的策動。就在直奉兩軍在山海關相持，北京防務空虛的時候，10月19日晚，馮玉祥率部倒戈，日夜兼程回師北京，截斷京奉、京漢鐵路；10月23日凌晨，馮玉祥進入北京，迅速占領了北京內外各重要據點和機關，派兵包圍總統府，軟禁總統曹錕，接管北京全城防務。這就是當時震驚全國的北京政變，稱其為“第二次北京政變”，臺灣方面也叫“首都革命”。

10月23日，政變當天，馮玉祥與共同參與政變的直系將領胡景翼、孫岳聯名通電主和，要求曹錕下令停戰，免去吳佩孚本兼各職；24日，馮玉祥召集胡景翼、孫岳、黃郛、王承斌等舉行會議，一致決定立即電請孫中山北上主持國家大計，并商定先請段祺瑞入京維持局面；在孫、段入京前由黃郛組織內閣，處理政府事宜。會議還決定將馮玉祥、胡景翼、孫岳所部軍隊定名為中華民國國民軍，馮玉祥等宣布脫離直系。會后，馮玉祥等聯名電請段祺瑞任國民軍大元帥，并聯合奉系張作霖，推舉段祺瑞為北京臨時政府執政。10月25日，馮玉祥等發出通電，請孫中山北上，共商國是。

10月26日，尚在前線作戰的吳佩孚率軍回救北京，山海關的奉軍趁機全線出擊，將大部直軍包圍在山海關至秦皇島之間，幾乎全部俘獲。吳佩孚自山海關到達天津，本想整兵再戰，但為時已晚，在國民軍和奉軍的聯合打擊下，吳佩孚于11月初從大沽口乘船南逃，撤往湖北岳州。至此，第二次直奉戰爭結束。

1924年11月2日，以黃郛為總理的攝政內閣成立；次日，曹錕宣布辭職，將大總統印信移交國務院，民國再度進入國務院攝行大總統職權時期，直系軍閥控制北京政府的時代終結，直系也從此衰落，中華民國進入奉系軍閥統治時期。

攝政內閣成立后，修改了《清室優待條件》，11月5日，馮玉祥派鹿鐘麟率部荷槍實彈進入紫禁城，命令早已退位的清帝溥儀立即出宮，同時成立了“辦理清室善后委員會”，負責清理清皇室公、私財產及處理一切善后事宜。到第二年10月10日，故宮博物院宣布成立。

“首都革命”后，中國政局發生重大變化：直系在北方的勢力被消滅，國民軍崛起，并控制了北京；奉軍大批入關，沿津浦線南下，大肆擴張勢力。攝政內閣時期，多數人主張北京政府施行委員制，由孫中山、段祺瑞、張作霖和馮玉祥等任委員，但北洋軍人担心大權旁落，各國使節也担心國民黨采取敵視列強的政策，于是1924年11月13日，蘇、鄂、浙、閩、贛、皖、豫、陜八省軍閥通電全國，聲明不承認北京政府發布的命令。11月中旬，馮玉祥、張作霖、段祺瑞在天津舉行會議，張作霖、段祺瑞聯合向馮玉祥施壓，要求由段祺瑞出面組織政府；迫于當時的形勢，馮、張之間達成暫時的妥協，張作霖同意邀請孫中山北上共商國是，馮玉祥則同意由段祺瑞担任臨時執政，成立中華民國臨時執政府。

1924年11月24日，段祺瑞就任臨時執政，中華民國臨時執政府正式成立，黃郛攝政內閣于同日解職。