3月5日左右；吴佩孚所部后续部队相继抵达战地。吴便令曹瑛之第四混成旅由太平口沿江西进，增援第一混成旅。3月10日，吴亲率第二、三、五混成旅和湖北第三混成旅，左起朱楼坡（羊楼洞南）右至黄盖湖，对联军第二防御地带发动进攻。吴部沿山梁推进，攻势猛烈。联军虽依托阵地顽强抗击，仍抵挡不住北军的冲击，当天即有三道阵地被敌突破。11日上午9时，最后一道阵地也落入敌手，联军只得放弃羊楼司，向岳阳方向后撤。这次战斗，北军死伤三百余人，南军伤亡更为惨重。
北军攻占羊楼司后，便于3月11日上午以第三混成旅为第一追击队，经长安驿（今临湘）向新墙方向追击，抄袭联军后路，以第二混成旅为第二追击队，由平水铺经长安驿、路口铺向云溪推进，尔后窥取岳阳；吴佩孚亲率第三师第六旅，于12日向新墙方向续进，企图切断联军退路。
云溪是通往岳阳的最后一个要地，由桂军陆裕光部一混成旅和湘军第一师第一团防守。3月13日，北军阎相文之第二混成旅开始沿铁路向云溪进攻。云溪守军竭力抵抗，阎旅进攻受阻。这时，从北面的临湘（今陆城）和东面的通城方向向云溪撤退的联军，乘机从侧后袭击阎旅，毙伤其官兵四百余名。吴佩孚急令第五混成旅和张敬尧师之补充旅驰援阎旅。北军四个旅并力合击，终于在15日下午攻占云溪。
北军攻占云溪后，立即对岳阳城发起总攻。其进攻部署是：以第一混成旅之第一团为右纵队，沿江岸进击；该旅之第二团和第四旅之第八团（欠第二营）为左纵队，从云溪向岳阳正面进攻，湖北第三混成旅之第五团进驻对岸之白螺，防联军退往江北，海军第二舰队派“楚观”号等四舰沿江梭巡，配合陆军进攻。3月16日上午总攻开始。右路第一混成旅第一团在舰炮配合下，一举攻占要隘城陵矶，其少数先头部队乘胜突入岳阳城内。后见联军溃兵纷纷退入城内，恐被城外北军误攻，又退至城外。17日，各路北军会攻岳阳。这时，联军前线总司令程潜分析战场形势后认为：“一、二两路的敌军兵力皆比我雄厚，……如果我军与曹张部队在羊楼司和平江作胶着战，不能迅速解决，让张怀芝率部长驱进入湘东，我军势必腹背受敌，全军成俘”。据此，他电令前线部队：“如不能进取，可退后暂将岳阳让出，再行相机进击”。于是，守城联军于17日夜弃城退守新墙。18日上午，北军进占岳阳。
3月21日，联军在新墙遭到北军第二、第三混成旅的夹击，稍事抵抗即向长沙败退。
在守卫岳阳的战斗中，联军防御部队约有三师之众，又有便于防守的地形和事先构筑的工事，本可以打个漂亮的防御战，但结果却完全相反。联军作战之所以失利，主要由于湘桂军将领间矛盾重重，相互掣肘，其次是兵力分散，消极防堵，第三是装备落后，士气不振，骤遇北军新锐，便难于招架。吴佩孚是北洋军阀的“后起之秀”，在这次作战中，他指挥部队对联军的阵地实行猛打猛冲，对联军的据点实行分路夹击，战术运用比较得当，致使联军陷于被动，连连败退。联军在岳阳的失败，使湘省护法战争的形势急转直下，也给直系军阀吴佩孚提供了扬名的机会。
四、平江阻击战
平江是北军攻湘作战的辅助方向。在吴佩孚部向羊楼司发动进攻的同时，由张敬尧指挥的北军约二万人也开始向平江发起进攻。
平江地处幕阜山脉南麓，山峦起伏，地势复杂，北与湖北通城相通，是长沙东北方的重要屏障。护法联军在乎江方向担任防御的部队，有湘军刘建藩部十八个营、谢国光部六个营、罗列开部八个营，李仲麟部五个营，共计四十余营约一万五千人。护法军在通城至平江之间设置三道防线：由詹家桥、梧桐山经九岭至白米山为第一道，由大洲。倒流滩经张元岭、梅仙市到桃花洞为第二道，由新市经平江至浏阳为第三道。部队以营为单位分散配置，因险设防。
3月上旬，张敬尧所部第七师和李奎元之第十一师，陈德修之安武军各一部，在通城一带集结完毕。11日，北军分兵多路向平江进犯，以第七师第十四旅旅长田树勋为中央纵队司令，率四个团由三埠桥经上塔寺、五里牌、梧桐山、梅仙市向平江进攻；以第十三旅旅长吴新田为右纵队司令，率两个团由詹家桥经长乐街向平江进攻，以第四十二混成旅旅长张敬汤为左纵队司令，率三个团经天岳关，虹桥市向平江进攻，以安武军陈德修所部五营为预备队。
北军发起进攻后，两翼进展较为顺利。3月11日，右纵队击退了防守花凉亭的两营湘军，推进到古米山，金家坳一线。中央纵队进占阿婆岭、梧桐山；其第一团进至潭下时，遭到联军英勇阻击，14日拂晓，在一营安武军支援下，始将当面联军击退。左纵队于11日进占麦市，次日攻占盘石铺，直插天岳关。至此，湘军第一道防线全被突破。
天岳关是平江北面的重要屏障，“悬崖绝壁，高耸群山，鸟道羊肠，艰危万状”。护法军占据山顶，严密防守。3月14日拂晓，张敬汤部在炮兵掩护下，分两路强攻天岳关。护法军居高临下，猛烈射击，连续粉碎敌人三次进攻，毙伤敌营长以下官兵五百余名。16日，北军派第十一师之四十四团由杨芳林市进攻龙门关，得手后抄袭天岳关之侧后，同时派预备队一营由绝壁攀藤附葛而上，与守军展开白刃格斗。护法军两而受敌，遂放弃天岳关退守梅仙市。
3月18日，北军继续进攻，相继占领了大洲、倒流滩，张元岭、桃花洞等要地。21日，田树勋之中央纵队进逼平江以北十六公里之梅仙市。该处奇峰突起，形势险要，护法军有六千余人扼险据守。北军连续发动进攻，激战两日，仍无进展。张敬尧急令陈德修率安武军由月田赴援，田树勋亦令所部第二十七团迂回至梅仙市西南，袭击护法军侧背，正而部队趁机猛烈进攻。护法军腹背受敌，向平江撤退。
张敬尧不让护法军有喘息机会，除令正面主力部队冒雨追击外，又令左纵队司令张敬汤率一个团连夜向平江侧后穿插，抄袭护法军后路。3月22日拂晓，穿插部队进抵三阳市，抢占附近高地，猛烈袭击护法军侧背。护法军后防空虚，又见岳阳已经失守，遂无心再战，放弃平江南撤。22日上午，平江为北军占领。
在北军疯狂向岳阳和平江进攻时，驻长沙的湘桂粤军“联帅”谭浩明束手无策，无所作为。在岳阳被占之日，谭曾发布安民告示，声称“岳阳小挫，兵事之常，本帅坐镇，自有主张，……”。但到了25日，这位“自有主张”的三省“联帅”竟惊慌失措，率所属桂军慌乱地撤离长沙。
桂军撤走后，长沙成为不设防的城市。3月26日晚，吴佩孚第三师不费一枪一弹开进长沙，张敬尧部也随后赶到。这时，冯国璋已重新任命段祺瑞为国务总理。段于3月27日任命皖系军阀张敬尧为湖南督军兼省长，同时电令吴佩孚立即率部。向湘南进军。
护法联军平江之败，除兵力对比居于劣势外，同样由于分散设防，单纯防御的结果。加上所守据点又忽视保障侧后的安全，以致险要之地屡遭北军迂回夹击而被迫撤守。
五、湘东反击战
1918年4月初，段祺瑞政府见湖南战事发展顺利，而琼州的龙济光和福建的李厚基都已出兵攻粤，在此形势下，确定了北军下一步总的作战方针：“定湘、援龙同时并举”，“虚攻衡宝，以掣敌势。一面阳出郴州援粤，阴由闽急攻潮惠，奇兵制胜”。根据以上方针，除令浙江派一师赴闽，江西编一混成旅趋大瘐岭，以牵制粤军，“遥增龙军之气”外，令在湘的北军分三路向南推进。以吴佩孚之第三师及一、二，三、四、五混成旅为中路，出长沙经湘潭向衡山，衡阳进攻，以张敬尧之第七师及补充旅、混成旅为右路，由长沙经湘乡，永丰攻宝庆；原第二路军之施从滨第一师、张宗昌第六混成旅、张之杰第二十三旅及李传业安武军十五营为左路，经醴陵南下，攻攸县、茶陵；另调奉军两旅驻守长沙。北军企图于旬日之内占领全湘，然后直趋粤省。
联军自弃守岳阳、长沙后，两广巡阅使陆荣廷决定：湘桂粤联军全部退驻衡山，永州一线，“暂取守势”，商请川、滇，黔靖国军立即出川东下，进取鄂西，以分敌势，桂粤两省集中全力进行讨龙作战，以肃清后方隐患。这时，潭浩明已率桂军退到祁阳，宝庆地区，把湘军甩在湘潭，衡山一带。
湘军退守衡山等地后，程潜、赵恒惕、刘建藩、林修梅、林祖涵等举行紧急会议，决定依靠湘军自己的力量，对敌组织顽强抵抗，确保湘南。他们分析认为，在南犯的三路北军中，中、右两路是主力，唯左路张怀芝所部系由四省军队凑合而成，指挥关系紊乱，战斗力较弱，如将该路敌军击破，则其余两路必不敢轻进。于是决定以赵恒惕为湘东前线总指挥，刘建藩为总参谋，集中退到衡山一带的湘军一万一千余人，并联络退守安仁的马济所属粤军和李书城之援鄂军，共约二万人，对北军左路军实施反击。程潜、林修梅、吴剑学等率四千人扼守衡阳，阻击从正面进攻之敌。
北军左路军进展迟缓，在吴佩孚，张敬尧部进占长沙后，才由赣西进入湘东。该军企图由醴陵南下，沿湘东大道进取攸县，然后直薄粤省。4月15日，其先头部队施从滨师占攸县，不久，李传业之安武军和张之杰的赣军一旅也进抵攸县，分别驻于攸县城外之马鞍山、桑田、小集、朱亭等地。20日，施从滨师第一、第二旅由攸县分别经马子坡、桑田继续南进，企图进据安仁，进而攻取永兴、郴县，尽快实现直指广东的作战计划。
根据敌军上述行动，赵恒惕等率部于4月20日由萱洲渡湘江，秘密进入霞流市、吴集和青山冲地域，待机歼敌。湘军拟由五个方向对正在行进中之施从滨师发起突然攻击：驻安仁之马济率粤军自渌田经桑田出和尚坳、五里牌，攻攸县之南，刘建藩所部由草市、杨林出马鞍山，经马子坡、皂角市攻攸县之西，赵恒惕所部分成两路，一路出黄泥塘以配合刘建藩部出击，一路由毛陈桥攻敌之侧背，李仲麟郎攻小集，李书城部为总预备队。
4月21日，刘建藩率邮首先深入到攸县与桑田之间的皂角市，与粤军一道，完成对施从滨师部队的合围。双方激战两昼夜，施师损失大半，余部向茶陵逃窜。
4月23日，驻攸县之北军一部，向刘建藩部侧后迂回，适与赵恒惕师出毛陈桥之部相遇，遭到迎头痛击，缩回攸县。下午，湘军合力向攸县城发起总攻，守敌不支，分向醴陵、茶陵方向逃窜，湘军一举攻克攸县。这一仗，共毙敌千余名，俘敌数百名，夺获飞机两架。湘军也伤亡数百人。
4月24日，湘粤军分数路追击敌人。刘建藩和湘军第一师第二旅沿新市，黄土岭（今皇图岭）大道向醴陵攻进；第一师第一旅由新市出贺家桥，作为策应；马济粤军一部守攸县，一部进击茶陵，李仲麟部攻克小集后，即会合李书城郎反击朱亭之敌，尔后向渌口推进。
北军为掩护部队后撤，以一部兵力扼守要地黄土岭。4月25日，湘粤军与扼守黄土岭之敌展开激战。赵恒惕命刘建藩部攻敌左翼，湘军第一师第二旅和马济粤军一部攻敌右翼。同时，逼近醴陵的第一师第一旅也举旗南下，回击黄土岭。27日，湘粤军发起总攻，据守黄土岭之张宗昌第六旅及李传业安武军拚死抵抗。赵恒惕亲临督战，指挥湘军从正面连续突击。北军终于不支，遂放弃黄土岭，分别逃向萍乡、浏阳和株洲。湘军乘势猛追，连克醴陵，株洲，前锋距长沙省城仅数十里。经此一战，北军左路军几乎全军覆没，施从滨师仅剩七百余人，张宗昌混成旅仅剩两营，李传业安武军也死伤过半，损失枪炮子弹不计其数。张怀芝只身逃回汉口，向攻湘军总司令曹锟诉说因张敬尧不出兵救援，致遭失败，为自己开脱。
湘军反击获胜后，准备从株洲渡河抢攻白石港。刘建藩在渡河时不慎落水身亡。张敬尧闻左翼兵败，一面急调进攻宝庆之田树勋旅退保长沙，一面令正在宁乡“清乡”的李奎元第十一师和奉军一部前往株洲阻击湘军。同时，令已于4月21日攻占衡阳的吴佩孚部向江东卷击，威胁湘东护法军之后路。这时，湘军因遽失勇将，又有腹背受敌之虞，赵恒惕遂下令放弃株洲，醴陵，留李仲麟部在茶陵担任警戒，主力撤往酃县和永兴。北军乘势逼进，田树勋旅再次攻陷宝庆，吴佩孚部连陷安仁、攸县及耒阳。至此，湖南大部又为北军所占。护法联军全部退守湘桂边界地区。
湘东反击战是护法战争中一次最出色的作战。湘军将领在岳阳失守，桂军南撤，北军气势逼人的情况下，不畏强敌，决心联合粤军，坚持实行反击作战，并能冷静地分析敌情，决定集中兵力，打敌比较薄弱之一路，这一决策无疑是正确的。此外，在战法上，汲取了前次作战失利的教训，由单纯防御改为主动进攻，在统一指挥下，对正在运动之敌实施多路突击，攻其不备，出奇制胜。首战获捷后，又乘胜追击，不给敌人以喘息时机，从而取得了歼敌万人的重大胜利，其战斗精神和指挥艺术都是值得肯定的。
六、湘西争夺战