三、弃王投吴
孙传芳当上师长后，其旧部第二十一混成旅由王都庆任旅长，驻扎宜昌。不料1921年6月4日二十一混成旅却兵变了。
其实原因很简单，就是王占元太过贪婪，甚至对士兵的薪饷任意克扣，士兵们经常性的欠饷三数月。岂不知那时的军队是募兵制，当兵吃粮是一份职业，出生入死也为养家糊口。若在平时还能将就凑活，但是一旦开战的话，再欠饷就容易影响战斗力，甚至发生兵变、倒戈等事件。二十一旅刚刚参加完平定靖国军的战事，打胜了却依然不能发清欠饷，官兵们开始恼怒了。其中第一团孙建屏部屡次索饷不果，军心开始不稳。
6月4日晚10时，该团在移防过程中突然发难，进城劫掠。驻扎在南门附近的其他部队也闻听枪声，起而相应。一时间枪声大作、火光熊熊。东南西北繁华街市，以及征收局、烟酒局、印花局、中国银行、总商会等均遭焚掠，大火整整烧了一夜。最要命的是日商武陵洋行、美商大来公司、美孚洋行、英国人住宅、法国商行等外国人财物也一并遭到抢劫。这次兵变宜昌城死伤一千余人，损失达1200余万元。
该团变兵饱掠之后，于5日拂晓归队登船，顺流而下，直奔武昌。7日凌晨8点到达武昌。第二师骑兵部队严守码头，禁止变兵登岸。
宜昌兵变后，王占元立即派孙传芳、卢金山赶往宜昌，镇抚变兵。因为此次兵变涉及到外国人，以至于美国炮舰“巴罗斯”号，日本军舰“嵯峨”、“宇治”等，于7、8两日驶抵宜昌，声称保护侨民。北京的中央政府派汉口交涉员陈介和宜昌交涉员魏宗莲赴各国领事馆道歉。孙传芳在宜昌又要安抚老部下，又要与各界处理赔偿问题，忙的是不可开交。正焦头烂额之际，7日，武昌也兵变了。
这次兵变也是因为钱的事。直皖战后，各方都唱裁兵的高调。湖北部队，尤其是第二师，大多是民国初年随王占元南下的老兵，拖家带口，皆以军队为生。王占元为顺应潮流也提出裁兵两团，使部队中顿时人心惶惶。王占元过于贪财，算盘打的实在是太精了，为了顺利裁兵，特意召开了一次会议。会上，旅长刘佐龙为他算了一笔账：由于老兵们多数都有战功，薪饷是普通新兵的两倍，而且吃饭不交伙食费，遣散一个老兵等于能招募两个新兵，新兵还好管理，打仗也不像老兵们那么油滑，肯卖力气。这样就愈加坚定了王占元裁军的决心。孙传芳极力反对，他认为这些多年来南征北战追随王占元，一旦遣散会大失人心，而且他们多年从军，不事营生，离开军队简直就没有了活路。王占元表面上同意孙传芳的意见，背后却同刘佐龙、何佩瑢等数个心腹研究遣散计划，完全将孙传芳排斥在外。
当时的北京政府规定，对被裁部队的官兵应发恩饷三个月。王占元心怀鬼胎，想克扣被裁军队的薪饷，故而对政府规定秘而不宣。官兵们不懂这些，于是向王提出两个条件：第一是发清以前拖欠的三个月薪饷；第二是发恩饷两个月。对于这些正当的要求王占元批示：“时局维艰，准予发恩饷三个月，欠薪暂毋庸议。”明摆着要侵吞官兵们的欠饷。其实湖北地方财政对王部所需军饷早已供给，并未拖欠分文，欠饷是王占元个人所欠，所以王的意思是把欠饷的责任推给地方财政当局。被裁士兵本来对被裁就极其不满，对地方财政不发欠饷更加愤怒，于是有人开始暗中策划兵变的事。王占元感觉部队不稳，乃颁布军令，限令被裁官兵三日内缴械回籍，否则以军法惩处。士兵闻令，愤恨已极。
6月7日，宜昌兵变的士兵赶到武昌，使列入被裁之列的第四旅七、八两团士兵更加按捺不住。当晚半夜时分，第七团士兵首先发难，城内第八团立即响应，打开城门，同时进城的还有骑兵团、炮兵团、辎重营各部的士兵。他们二三十人为一组，由连排长率领，炮兵团则由团长亲自带领。进城之后，大肆劫掠。当地的地痞流氓，土匪混混一并参加抢劫，武昌城又一次笼罩在枪声和烈火之中。王占元闻讯，派督署卫队及学兵营前往捕杀，但他们只作壁上观，有的甚至顺手牵羊一把。
变兵劫掠一夜，8日天明，整队回营。这一夜，武昌城几乎成了焦土，公私财物损失如下：官钱局725万元，造币局12。6万元，生银4。3万两，银元39。9万元，铜钱局铜圆六七万串；商民方面计焚烧店铺330余家，钱货共计1236余万元；居民被杀270余人，受伤300余人，被抢276家。繁华的武昌成了一座人间地狱。（当时的日期为农历五月初二，故此有“五*二”兵变之说。）
饱掠后的第七团士兵稍事休息，即携带家眷，扶老携幼，渡江赶至江岸车站，劫持火车，向北开行，返回家乡。当火车行至孝感，被事先得到通知的湖北第四混成旅截住，严加搜检，共抓获变兵1800余人，均押至花园，以机关枪射击，剿杀。
而城内的第八团及二十一混成旅得知孝感惨案，拒不缴械，欲以武力相抗，王占元无奈，只好以调虎离山之计，将各部派往蒲圻、咸宁、潜江等地，听候改编。
王占元未听从孙传芳的建议，终于酿成两场大兵灾，也成为他下台的导火索。
由于王占元的贪婪自私，统治湖北近十年，除了为自己搜刮了四千万元的家财之外，毫无建树可言。而且弄得一向人杰地灵的湖北民生凋敝，饿殍遍野。这一切使得广大湖北人对其恨之入骨，掀起了一场又一场的“倒王”、“驱王”运动。王占元属于直系，而当时直系刚刚战胜皖系，把持中央政府，他们对湖北人民的呼声一味敷衍。无奈之下，湖北在野军人蒋作宾，孔庚，李书城等在旅京鄂人同乡会、湖北省议会、以及京津地区的鄂籍官僚、名流、贤达黎元洪、周树模、夏寿康、汤芗铭等人的支持下于1921年5月间前往长沙，请求湖南省长兼湘军总司令赵恒惕出兵佂鄂驱王。他们向赵许诺：一旦驱王成功，蒋、孔等人做了湖北督军或省长，准许湖南军队两个师驻扎在鄂境，军饷军火皆由湖北负责。
赵恒惕不是不愿意出兵，当时湖南的军队也很庞大，军费饷相奇拙，向外发展不失为一种出路。但是他也有顾虑，首先，赵恒惕答应了广东方面援桂，不可能南北同时出兵；其次，他与湖北王占元，江西陈光远订有“湘鄂赣三省联防条约”，不便由己方背盟；第三，湘军的军火多是由汉阳兵工厂购置，而王占元从未拒绝，公私关系都还不错；第四，也是最重要的一点，他不知道洛阳吴佩孚的态度，绝不敢轻易发兵。
六月，前四川督军熊克武也来到湖南，与蒋孔见面，愿意率一部川军援鄂，但是需要湖南方面的响应。同时，蒋孔诸人加紧游说赵恒惕手下的湘军将领，反反复复、利害得失。终于湘军师长宋鹤庚、鲁涤平坚决主张援鄂。在他们的劝谏下，赵恒惕也动了心，为稳妥起见，他派萧光礼等人到洛阳探听吴佩孚的态度。由于吴大帅军务繁忙，一直没有见到。萧光礼有急事先行返回长沙，一进城就被好友宋鹤庚邀到家中。宋鹤庚认为援鄂之事利在速战速决，不宜拖延。他请萧光礼用假情报诓骗赵恒惕，以促其当机立断。次日，萧光礼向赵汇报说：“吴佩孚对王占元久怀不满，只因同属直系，对湘军援鄂之举不便公开支持，只能默契于心。”赵恒惕信以为真，于7月20日召开军事会议，讨论援鄂问题。会议最后决定，即日出兵援鄂。同时与熊克武约定，川、湘各出兵五个旅，湘军取蒲圻、咸宁、嘉鱼，川军出荆州、沙市、宜昌，最后会师武汉。
王占元探知湘军援鄂的消息后，自知战事已不可不免，于是积极备战。他任命孙传芳为中路前敌总司令，率领第十八师步兵一团，炮兵一营；寇英杰湖北第二旅第四团，炮兵一营，机关枪一连；分三道防线：正面以羊楼司、赵李桥至蒲圻为第一道防线；咸宁县属之汀泗桥为第二道防线；土地堂为第三道防线。蒲通镇守使刘跃龙为左路司令，率本部步兵一旅分三道布防：通城为第一道防线，崇阳为第二道防线，通山为第三道防线。二十一混成旅旅长王都庆为右路司令，也分三道防线：新堤、螺山为第一道防线，嘉鱼县属之龙口、宝塔州为第二道防线，武昌县属之界牌洲、金口为第三道防线。另外第二师第四旅旅长张俊峰为后路司令，第八团团长穆恩堂为游击司令。
湘军于7月26日举行援鄂誓师大会，由湘军总司令赵恒惕宣布援鄂军的组织及进攻方略。援鄂军包括湘军第一、第二两师和第一、第八两混成旅及驻湘之鄂军团。鄂军团司令为夏斗寅，原为靖国军石星川部下团长，石星川部早北洋军击败后，夏斗寅率数百残部退入湘西，被湖南当局收编，改称鄂军团。此次受命担任先锋，打着“鄂军回鄂”，“鄂人请湘军援鄂”的旗号，以求名正言顺。
援鄂军兵分三路：第一路由正面岳阳、临湘出发，以攻蒲圻，夏斗寅鄂军团为先锋，湘军第一第二师跟进；第二路为右翼，由湖南第一混成旅叶开鑫为指挥官，由平江以攻通城；第三路为左翼，由湖南第八混成旅旅长唐荣阳为指挥官，由灃县以攻公安、松滋。第二师师长鲁涤平为三路前敌总指挥，第一师师长宋鹤庚为援鄂军总司令。
7月29日凌晨3时，夏斗寅部由五里牌、路口铺出发，进攻羊楼司，即与孙传芳所统辖之中路第一道防线接战。夏斗寅素有不怕死之称，所部也十分凶悍，虽然只有数百人，但是人人奋勇，归乡心切，战事异常激烈。战至天明，鄂军渐渐不支后退，夏部遂占领羊楼司要隘。是役鄂军伤亡五六百人，辎重损失无数，其中第十八师七十二团团长潘守贞中弹阵亡。
孙传芳得悉羊楼司失守，急令加强第二道防线赵李桥的防御。第二天，湘军继续进攻，与鄂军会战于赵李桥南十里的地方。天公不作美，竟刮起强劲的南风，致使鄂军临风作战，一度使步枪弹道歪斜，射程也变短了。湘军乘势猛攻至赵李桥前沿。孙传芳急电王占元请求援兵，并打算继续后退。王占元大怒，命令孙传芳以攻为守，向湘军发起全面反击。孙传芳接电不住冷笑，此时此刻进行反攻无异于痴人说梦。
援鄂湘军全军达六万余人，而鄂军总共只有两师一旅，派往前线的不过一师之众，一万余人。同时湘军师出有名，人人斗志昂扬；反观鄂军，刚刚经历了两次兵变，人心涣散，都希望王占元倒台，根本谈不上什么战斗力。孙传芳虽然夙孚军心，但此时此刻已经回天无力了，而且他本人也有自己的打算，犯不上为王占元拼掉个人的实力。
在这种情况下，重要隘口赵李桥也很快丢失，鄂军被迫退往蒲圻。
湘军乘胜前进，与鄂军在蒲圻一带展开激战。这是武汉的最后一道门户了，孙传芳亲自督战，双方血战数昼夜，鄂军岌岌可危。孙传芳亲赴武昌再次向王占元祈求援兵，但是湘军左右两翼都开始进攻，鄂军分路御敌，根本就无兵可派。王占元无奈之下向曹吴求救，他知道这是饮鸩止渴的下策，曹吴早就有觊觎湖北的野心，可眼下实在是没有别的办法。在省城，孙传芳明显感觉到王占元已经是四面楚歌，军心、民心尽失，湖北恐怕是保不住了，自己还有没有必要继续为王卖命。
吴佩孚倒是爽快，迅速派出五路大军：靳云鹗第八混成旅，萧耀南第二十五师，宏威军赵杰之河南混成旅，鲁军张克瑶一混成旅，最后亲率第三师殿后。但是援兵到达武汉后，只有靳云鹗旅开赴前线，萧耀南师逗留武汉，分兵占领各车站，汉阳兵工厂等要地，分明是一种鸠占鹊巢之势。
8月5日，孙传芳在武昌请援未果，翌日返回前线。这时，靳云鹗部已进驻咸宁，萧耀南一团进驻贺胜桥。而鄂军残部糜集汀泗桥，处在最前沿。孙传芳看出了端倪，决意撤兵，保存实力，决不为他人作嫁衣裳。
当湘军开始进攻时，孙传芳曾派参谋长戈宝琛和参谋王铸民向靳云鹗求援，但靳云鹗声称没有吴副使的命令谁也无权调动军队。王铸民愤然道：“请问靳旅长，如果湘军攻到贵军阵前，是否尚需等待吴副使命令才肯还击？”靳云鹗勃然变色道：“这话真算锋利，但是我也不知道吴佩孚葫芦里卖的是什么药。”
孙传芳闻报后彻底明白了吴佩孚援鄂是假，图谋湖北是真，于是下令全线鄂军各部且战且退，向鄂东武穴一带转移，到达目的地后，停军观望。
孙传芳前后判若两人，先时英勇顽强，与湘军血战八昼夜，连湘军师长鲁涤平都大呼遇上了劲敌；而现在迅速撤退，各部协调一致，行动隐蔽，连附近驻扎的靳云鹗部都毫无觉察。8月7日，湘军占领蒲圻，直扑靳云鹗部阵地，靳军仓促应战，损失颇大。
王占元见大势已去，接连发出两道辞职通电。其中鱼电云：“萧总司令按兵不动，靳旅不受调遣，已经电陈在案。前线鄂军因援军不肯前进，纷纷向后撤退，大局已不堪收拾。孙传芳、刘跃龙、宋大霈所部困守十昼，无法再行维持。占元保境有责，回天乏术，请查照前电任命萧耀南为湖北督军，或可挽回危局，萧总司令桑梓关怀，当有转移办法。”
8月9日北京政府下令免去王占元两湖巡阅使兼湖北督军职，同日任命吴佩孚为两湖巡阅使，萧耀南为湖北督军。这样，湖北顺利纳入曹吴的掌控之中。随即，直军各部开始向湘军进攻，不久便将湘军逐出鄂境。
王占元在下台的最后一刻任命了孙传芳为中央陆军第二师师长。而吴佩孚就职后的第一件事也是安置孙传芳及其统帅的湖北各军残部。吴佩孚一向很欣赏孙传芳的才干，尤其在此次湘鄂战争中以寡击众，虽然在最后时刻临阵退兵，且让直军受到损失，但毕竟情有可原，不必深究。而且正是由于孙传芳在前方抵御湘军，才为吴佩孚的部队进入湖北赢得了时间。
吴佩孚在武昌召见了孙传芳，亲切地说：“馨远，王老头走了，咱们一块儿干吧。”孙传芳当即表示愿意服从调遣。吴佩孚很高兴，立刻给了他三十万元军饷，要他到武穴收容改编鄂军各部，恢复其第二师的番号。
然而在孙传芳恭顺的外表之下，却充满了对吴佩孚的怨恨。如果不出意外的话，王占元之后的湖北督军非他孙馨远莫属，可是现在吴佩孚因缘时会，略施小计，就将湖北纳入囊中，使他独霸一省的美梦成为泡影。
其实吴佩孚对孙传芳也不是没有戒心。当孙传芳将部队整编完毕，要求到鄂西驻防，却被吴婉言拒绝。吴任命了比较听话的卢金山为第十八师师长兼鄂西防卫司令，第十八混成旅旅长赵荣华为鄂西前敌总指挥。
为了安抚孙传芳，又任命其为长江上游警备司令，第二师驻军岳州。用意很明显，因为孙传芳是能战之将，就是要他抵御湘军。可是不久，川军开始进攻鄂西，川鄂之战爆发，鄂军失利，第二师乃受命移驻宜昌。
1921年8月17日，川军两师四混成旅大举攻入鄂西。刘湘人援鄂军总司令，第一军军长但懋辛为副司令兼第二路军总指挥，第二师师长唐式遵为第一路军总指挥。预计一路取宜昌，一路取荆襄，然后与援鄂湘军之左翼部队会合。
川军首先进攻宜昌府属之巴东县，守备之鄂军兵力薄弱，驻守鄂西的第八师师长王汝勤急忙派兵增援，同时电告吴佩孚、萧耀南。此时直系部队正在猛烈进攻湘军，一时抽不出兵力，乃委任前鄂军第三旅旅长卢金山为鄂西总司令兼第十八师师长，施宜镇守使赵荣华为前敌总指挥，相机办理前线事宜。殊不知赵荣华与王占元私交极厚，非常痛恨吴佩孚，乃按兵不动，坐观战事。8月19日，川军占领巴东，随即又下秭归。
9月2日，川军但懋辛率兵两旅进攻宜昌，4日，抵宜昌城下。恰在此时，湘直战争结束，吴佩孚得以腾出手来，挥军解宜昌之围。其中张福来之二十四师，孙传芳之第二师，王承斌之二十三师等部皆是直军劲旅。13日，直军各部向川军发起猛攻，激战数日，川军不敌，退往秭归、长阳等地。9月30日，直军乘胜前进，进逼秭归。此役吴佩孚亲自督战，各部奋勇进攻，尤其是孙传芳部，改编之后人员武器充实，且急于立功，遂迅速突破川军防线。至10月中旬，将川军全部逐出鄂境，双方开始议和。孙传芳作为鄂方代表，参与谈判，甚为吴佩孚所倚重。此后孙传芳第二师便驻兵鄂西，其长江上游警备司令部驻节宜昌。孙传芳偏处鄂西一隅，专意练兵，使第二师成为一支劲旅，为其以后从直系中另成一系打下力量基础。