取得第二次直奉戰爭的勝利後，張作霖將大批奉軍開入關內，並任第三軍軍長張學良為京榆駐軍司令部司令，副軍長郭松齡為副司令。
1925年8月，張作霖命第四方面軍軍團長姜登選在徐州、德州招兵兩旅，由戢翼翹和陳琛分任旅長。當時第三軍在關內的勢力很大，姜登選、陳琛又素與郭松齡有隙，招到兵後找不到合適的地方練兵，只得退到奉天的北鎮訓練。姜登選戎裝像此時，姜登選已察覺到郭松齡有異，便命戢翼翹和陳琛先退出關外練兵，自己則去天津查看情況。
11月22日，姜登選預備從天津出關，路過灤州時被正在那裡開會的郭松齡攔截，隨身行李也被扣留。 姜登選說：“我的東西呢？”請他的人說：“沒見到。”他說：“什麼一回事！軍隊像土匪，你們這是什麼意思？”吵著要見郭，郭說：“不理他。”這時郭的參謀顧浩說：“這個人不能讓他到奉天。” ——《戢翼翹先生訪問紀錄》原來顧浩拿了姜的行李，發現其中有一張十萬元的麥加利銀行存摺，便打算據為己有，因此極力慫恿郭松齡殺姜。而此時郭松齡反意已決，立刻發動倒戈，並於當夜處決了姜登選，用薄板隨便葬於荒野。
第二次直奉戰爭後（1924年底）的楊宇霆郭松齡請張作霖下野，並要求懲辦楊宇霆，楊宇霆出走，前去大連。張作霖請張學良勸服郭松齡，但郭松齡仍將所部改為東北國民軍，於12月3日佔奉天興城，5日佔錦州。這時張作霖方面只有張作相、吳俊升手中握有一些兵力，幾乎無法抵抗，張作霖已有逃走的打算，而事情卻在此時出現了轉機。
楊宇霆在大連與日軍談起郭松齡倒戈，日軍擔心郭松齡的東北國民軍和馮玉祥有瓜葛，又怕郭與廣州的國民黨建立聯繫，便讓楊宇霆轉告張作霖：“不要走，張不要下臺，我們支持他。”而此時郭松齡內部也發生了動搖，與郭同屬陸大派的李景林因不願讓出直隸，轉到熱河，便與張宗昌組直魯聯軍，對抗馮玉祥。12月8日，日本關東軍司令白川警告張、郭，雙方不得侵入南滿鐵路附屬地及日軍警備區域，同時日軍開始在南滿鐵路增防。
張作霖此時不僅不下臺，反而派張學良、張作相、吳俊升分任中路、左翼、右翼總司令，擺開陣勢與郭松齡對抗，郭松齡率領的奉軍不願“張家人打張家人”，作戰態度消極。張作霖的宅邸12月21日，郭軍進展到新民屯，如越過巨流河，瀋陽就不能守了。張作霖做好了出走的心理準備，並在自己的帥府四周堆放了大捆柴火，連說“不能留給他，燒掉。”張作霖帶領韓麟春、湯玉麟、戢翼翹和陳琛等在興隆店（過新民村赴瀋陽的第一站）設司令部，由張作相在鐵路以南，吳俊升在鐵路以北，從兩側對郭軍展開遊擊。
據戢翼翹回憶，那時都在車廂裡辦公，而張學良的包廂就在他們辦公車廂的旁邊。儘管兩軍對壘，統帥包廂仍有電話線通到敵方去。一次，戢翼翹聽到張學良接到敵方的電話後，說：“他不走，他也不自殺。”這些蛛絲馬跡讓戢翼翹懷疑，郭松齡與張學良在天津時已早有密謀。郭松齡與妻子過了兩三天，郭松齡下達了發動總攻擊的命令，但他麾下的將士成整編地放棄出戰。
12月23日，郭松齡和太太化裝逃離新民屯，沿巨流河往營口方面逃，戢翼翹猜想他們大概想逃到營口再轉大連。路過一個名叫四方城的村莊，二人請求一戶人家讓他倆人寄宿在地窖裡。這時，吳俊升的騎兵在新民北鎮營口一帶搜索，看天色暗了，也來到這家投宿。一個騎兵無意中看到地上掉了一張名片，撿起來一看，赫然寫著“郭松齡”三字，趕緊問：“這張名片哪裡來的？”就這樣活捉了郭松齡夫婦。
張作霖聽說二人被捉，很憤怒地說：“已經抓住？把他押解著來！我要親自問：他為什麼要倒我的戈？”當時在場的楊宇霆、鄭謙等人都是很穩健很有頭腦的人，連忙阻止了張作霖。
鄭謙顧慮的是日本人在營口以北一帶巡邏，如果在押解途中劫下郭松齡，而郭松齡為東山再起答應了日本人的條件，勢必引起新的混亂。楊宇霆顧慮的則是郭松齡的倒戈，張學良暗中脫不了關係。
如果張作霖親自審問，郭把天津會議的內幕公開出來，把一切責任都推給張學良，那張作霖父子之間將無法善後。
於是便命高擎三帶衛隊到四方城去槍斃郭氏夫婦。12月25日，郭松齡夫婦被就地處決，屍首帶回瀋陽，放在最熱鬧的小公園露屍三天。
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