17日，吴佩孚分出一部直军为佯兵，另亲率所部迂回到侧翼突击边防军第一师。在吴佩孚第三师的猛烈攻击下，边防军第一师伤亡惨重，第一旅旅长范尚品战死，第二旅旅长程发战败潜逃，曲同丰见大势已去，只能屈膝投降。

    据传，吴佩孚击败曲同丰还有这么个笑话，说曲同丰在武备学堂当教习的时候，本是吴佩孚的老师，他见吴佩孚是自己的小老乡（曲是烟台人、吴是蓬莱人），对吴也多有照顾，还称赞吴佩孚将来必是将才。但战场毕竟是战场，如今师徒兵戎相见，讲不得什么情面。曲同丰兵败之时，亲自将他俘虏的正是这位小老乡，当时吴佩孚率部策马奔袭，直扑边防军司令部，曲同丰正错愕间，只见吴佩孚已经出现在自己面前，并给昔日的老师敬了个礼，报告说：“老师，你已经被俘了！”

    中路溃败、西路曲同丰连带司令部人员被俘的消息传到天津后，徐树铮这下也慌了手脚，他匆匆赶回了北京，其所部西北军等也被直军、奉军各个击破，或投降、或溃散，不复成军。至于在中西路后方指挥的前敌总司令段芝贵，这位北洋宿将在战前十分猖狂，他把司令部设在火车上，并声称不需几天便可把直奉两军彻底击溃，届时仍旧坐火车返回。

    据称，段芝贵的火车上不但有军用品，还有烟枪14杆、麻将牌7副，光专门的大厨就有24名。在直皖两军开始交战后，段司令仍旧坐在麻将桌上不肯下来，当随员们向他报告战况时，他就一边打麻将，一边读战报，并为自己镇定从容的大将风度而陶醉。后来，当他听说吴佩孚的军队已经攻过琉璃河并向长辛店扑来时，这才慌了手脚，急令火车立刻启动，撤回北京……所幸段司令有先见之明，火车头都是朝北的。

    段芝贵逃回北京后，众人围住他问前线战况的时候，他这才缓过劲来，摸着头连声说：“好险！好险！”

    另一边，吴佩孚听说段芝贵在交战过程中还在打麻将，忍不住大笑道：“老段用小段这样的人做前敌司令，如何能不败？！”

    7月18日晚，段祺瑞呆呆的坐在饭桌前，几天之间仿佛老了十岁，两角的鬓发也看上去更加的稀疏斑白了。他怎么也想不明白，自己亲手打造的边防军和西北军如何会失败如此之速，而又败得如此彻底。

    直皖之战，纷纷扰扰，漫卷风云，其矛盾冲突酝酿了近两年，双方相互指责恫吓的电报战打了几个月，而真正的战争其实只有3天（14日晚到17日已基本结束）。

    3天，就3天。老段的一世英名就这样付之流水了。

    这时，大弟子靳云鹏来到段府，劝告老师承认失败，宣布停战算了。在靳云鹏的建议下，段祺瑞只好派出傅良佐前往天津求和，但傅良佐刚下火车便被扣留，随从被告知：只有投降，没有求和一说！

    事到如今，老段只好在靳云鹏等人陪同下，去总统府请求大总统徐世昌下一道停战令，免得直军继续进攻北京，届时更加不可收拾。徐世昌也不希望战争继续，他二话没说，当场便发下停战令。等老段走后，徐世昌冷笑道：“老段啊老段，早知今日，何必当初？”

    7月19日，段祺瑞宣布引咎辞职，辞去边防督办一职并请撤销历年之勋位、勋章，边防军、西北军也即日解除，以谢国人。据说，在失败之后，段祺瑞曾想举枪自杀，幸好多年的老大哥、老将姜桂题在旁拦阻，这才没有惨剧发生，姜桂题还斥责段祺瑞说：“胜败乃兵家常事，一次失败就要自杀，那我岂不是死了好多回了？”……姜还是老的辣，姜桂题不愧是参加过甲午战争的老将。

    在直军、奉军开进北京之前，为逃避直系的追拿，安福系政客及皖系骨干如徐树铮、曾毓隽、段芝贵、朱深、丁士源、姚震、梁鸿志等9人逃入日本使馆寻求庇护，李思浩则逃入华俄道胜银行避难。有人劝老段也