首要之着是获得孙传芳的支持，秘密派人去接头，反应相当良好。
原来孙传芳虽是王占元的部下，但自王占元为湖北人所驱逐，由吴佩孚接任两湖巡阅使以后，对孙传芳颇为器重，十一年冬天派他援问，就此起家。一则感恩图报；再则孙传芳崛起为五省雄长，但在北洋中的资格毕竟还浅，五省军队的总司令，亦非全为嫡系，能把吴佩孚捧出来，毕竟多一重保障。
其次接头福建的周荫人，得到的答复，更令人安慰，是“惟命是听”四字。有了这两方面的支持，吴佩孚便派人到湖北去征求萧耀南的意见；萧耀南特派二十五师师长陈嘉谟，到岳州去见吴佩孚传话。
“大帅要出山，尽管出山，不过暂时请不要到湖北来。”
“为什么？”吴佩孚很不高兴瞪眼问说。
“因为萧珩帅需要时间。”萧耀南字珩珊，他之需要时间意思是在湖北脚步尚未踏稳。
“我要出山自然是在湖北。”吴佩孚换了一副神色，“我问你，你私人对我出山，有什么意见。”
“大帅出山，我个人愿效犬马之劳。”
“好，你回去告诉珩珊，孙馨远、周荫人都拥护我，看他怎么说。”
陈嘉谟回去跟萧耀南商量，认为形势对吴佩孚有利，出山为不可避免之事。湖北的地盘，本来是吴佩孚的；而且第二次直奉战争，并未动员萧耀南，实力得以完全保存，现在亦应该为老长官效效劳了。
“江山本来是他的，他要断送也由他。”萧耀南终于发了迎吴出山的电报。
于是吴佩孚在岳州发出通电：“奉军深入，政象日非。孙馨帅兴师讨奉，坚请东行；福建周樾帅电称，惟命是听；湖北萧市帅率湖北全体将领电称，此次共伸大义，欲动人心，首资号召，拟请钧座出山，希早命驾等语。救国锄奸，岂容袖手，兹定于二十一日赴汉，特先奉闻。”
第二天就是十月二十一日，吴佩孚乘舰东下，萧耀南率领全省文武，在汉口码头上迎接，与上次吴佩孚过汉口时的情形，炎凉不同。迎入行辕开会，首先讨论名义，有人提议用“十四省讨贼联军总司令”；吴佩孚还嫌十四省的范围太小，删去此三字，称为“讨贼联军总司令”，这个“贼”字指奉张，亦指为吴佩孚恨之切骨的冯玉祥。
这一支讨贼联军，由湖北、四川、贵州三省及一部分广西军队组成，共分十路。司令部的成员，十分煊赫，参谋长是日本士官第一名毕业，由日本天皇赐刀，以后又赴德国留学，公认为军事学权威的蒋方震；秘书长是当过广西省长的张其鍠；总参议更足壮吴的声势，是鼎鼎大名的章太炎；此外外交处长张志潭、交通处长高恩洪，都是总长级的人物。原来的参谋长张方严降为高参；杨云史屈居秘书帮办。如果吴佩孚讨贼成功，掌握政权，这个司令部立刻就可以改成军政府。
其时张作霖亦在积极作因应之中。他深知吴佩孚的“讨贼”，主要是对付倒戈的冯玉祥，而冯玉祥的国民军对奉军的威胁及敌意，日深一日。在打倒冯玉祥这个相同的目标之下，一旦采取讲和的手段，吴佩孚要他化敌为友，联合讨冯，是相当有把握的。因此，他的军事部署，表面对付吴佩孚的主力孙传芳，实际上却完全以冯玉祥为对象。
张作霖预备组织三个军团，以李景林为第一方面军军团长；张宗昌为第二方面军军团长；统率京榆驻军，亦即奉军全部精锐的是第三方面军，军团长自然是张学良，而“张不离郭、郭不离张”，副军团长非郭松龄莫属，这个军团预备改编为三个军，番号亦编好了，是第八、第九、第十；军长内定由姜登选、韩麟春、郭松龄担任。郭松龄其时在日本观操，张作霖急电召回。郭松龄一回到天津，随即称病住进义国医院。
原来郭松龄已经决定要倒戈了。郭松龄对张作霖之宠信杨宇霆，非常不满。郭杨势不两立，在奉军中是公开的秘密，但由于老帅的威望，少帅的感情，郭松龄一直隐忍未发，及至杨字霆将姜登选挤到了安徽，姜登选再一挤，把他的安徽督军挤掉了。如果杨宇霆能在江苏站住脚，倒也罢了；或者杨宇霆，卸甲丢盔，逃回关外，老帅加以惩处，也还能平服军心，谁知杨宇霆不但安然无恙，而且受宠如故，素来气量狭窄的郭松龄，如何咽得下这口气。
本来郭松龄虽与冯玉祥站在敌对的地位，但两家的眷属，却有往来。郭松龄的妻子韩淑秀出身燕京大学，而冯玉祥的妻子李德全亦在北京念书，与韩淑秀是旧识。两家“老爷”驻区相近，时有走动，所以郭松龄对冯玉祥的情况是相当了解的。
在日本观操时，国民军亦派有军官团，领队是韩复榘，跟奉军观操团，住在同一座旅馆，因此常有接触。郭松龄的亲信也是同学的高纪毅，知道郭的心事，极力建议郭冯合作。郭松龄接纳了建议，便由高纪毅跟韩复榘初步联络，获得有利的反应后，郭松龄才与韩复榘正式密谈。
在这次谈话中，郭松龄向韩复榘透露了一个秘密，奉军进攻国民军时，将由日本供应军火。郭松龄表示乞援外国，掀起内战，他们不赞成；如果奉军有进攻国民军的命令，他不会听从，甚至倒戈。
及至郭松龄接到召回的电报，向韩复榘重申前言。所以郭一动身，韩亦兼程回国，到包头向冯玉祥秘密报告。冯玉祥不肯相信，因为郭松龄跟张学良的关系太深，如说郭会倒戈反奉，在他觉得是件不可思议之事。
因此冯玉祥便说：“既然郭茂宸自己提议，就请他亲笔写一个类似条约的文件，派两名亲信送来。”
韩复榘赶到天津，传达了冯玉祥的要求；郭松龄便在义国医院的病房中召集亲信会议，除了高纪毅以外，另有第二旅旅长刘伟；第六旅旅长刘振东；机要秘书李愈三、及郭松龄的胞弟郭大鸣。
会中大家一致支持郭松龄与冯玉祥合作的决定，认为奉军精锐，尽在掌握；关外的留守军，不足为敌，打回沈阳，决无问题。
于是由郭松龄亲自执笔，写了一个密约条款，以冯玉祥为甲方；郭松龄为乙方；李景林为丙方，但此密约，仅须甲乙双方签字，便即生效。
这个密约一开头，先捏造张作霖已与日本帝国主义签署了一个企图进攻国民军的祸国条约，以此作为反对的理由。条款主要内容计三点：第一、奉军进攻国民军时，郭军即倒戈相向，回攻奉军。第二、郭部出关后，专门开发东北，不问关内之事。第三、直隶、热河请划归李景林。
显然的，第一点是一个借口，奉军不必进攻国民军，郭松龄亦可起兵出关；而冯玉祥便可以奉军进攻为由、出兵助郭。第二点是表示弃绝张宗昌的部队；第三点则为免除李景林制肘的后顾之忧。
这个密约由李愈三、郭大鸣送到包头，冯玉祥表示满意，只加了一条，郭松龄的军队统称为东北国民军，然后就在密约上签了字，交原使者带回。
十一月二十六日郭松龄在滦州一家火柴公司楼上，召集团长以上会议，首先由郭松龄讲话，历数第二次直奉战争、官兵死伤惨重，但至今对遗属未发一文抚恤金，孤儿寡妇都靠同袍接济。当然这都要归罪杨宇霆，说到“上将军”如何宠信杨宇霆，以及杨宇霆如何弄权祸国时竟忍不住痛哭失声，好久不止，只好扶他到别室休息。由韩淑秀继续讲话。
“今日之事，是为东三省人民，也是为我们整个团体，决非任何个人之事，希望诸位先生信任你们的军长，跟着他走，我们只有前进，不容后退！”团体是当时军阀称自己的派系习用之词。
郭松龄所掌握的奉军精锐，计有六个步兵师、两个炮兵旅、一个骑兵旅、以及辎重工兵等，一应俱全。他的办法是，策动亲信旅长夺位，将忠于老帅的第五师长赵恩臻、第七师师长高维岳；第十师师长刘恩铭；第十二师师长裴春生扣押起来，然后送交李景林看管。李景林因为有直隶、热河两省地盘，而且自此可以不受国民军的压迫，自然乐于替郭松龄作“看门狗”。
在十一月计二日，召开军事会议，正式宣布起兵以前，郭松龄先在义国医院，找了亲信来安排人事，决定组织四个军，军长是刘振东、刘伟、范浦江，以及旗人霁云，原来都是旅长，飞跃而为军长，无木大感兴奋。另外两名亲信，魏益三是先遣军司令；彭振国是车站警备司令。此外炮兵第一旅旅长邹作华，郭松龄打算派他为参谋长，却为大家一致反对，因为邹作华跟郭松龄不和，是大家都知道的事。
及至郭松龄情绪稳定后，复又出席，宣布退回关外，专心从事东北建设，永远不再参与内战的决心，要求大家签名赞成。然后发表东北国民军总司令部的人事。又派他的秘书齐世英，专诚邀请黎元洪的秘书长饶汉祥来草“露布”。
通电一共三通，最重要的，当然是“张上将军钧鉴”那一通，劝张作霖退休，由“英年踔厉，识量宏深，国倚金汤，家珍玉树”的张学良来主省政，郭松龄自愿“竭诚匡功”；那时“三省富强，四邻和睦”，张作霖大可“婆婆岁月，赏玩烟霞”。
通电之后，继以行动，先遣军司令魏益三，率兵两团，偃旗息鼓，潜出山海关，预定第二天一早占领沈阳，第一团已顺利出关，第二团却遭遇了奉军张作相十五师的截击。原来张作相的儿子张廷枢时任团长，在深州开会时，悄然溜出会场，向他父亲告密，因而破坏了魏益三的突袭计划。
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