此次出兵乃以国民军名义，各路编制如下：
第一路总指挥石敬亭
第十五军过之纲
第三十一师高去骄
第三十二师王玉亭
第三十三师高群英
第四旅邹佩环
第十六军王冠军
第三十四师
第三十五师王克明
第三十六师庞振江
第十七军门致中
教导师刘燕泉
特务师葛云龙
第二路总指挥孙良诚
第一军梁冠英
第一师万阐民
第二师戴藩周
第一混成旅張升永
第二军程心明
第三师尚德成
第四师张印湘
第四混成旅王康德
第三十七师王和民
第三路军总指挥刘郁芬
第十军吉鸿昌
第二十二师李伦祥
第二十三师李松崑
第二十八师冯安邦
骑兵第四师苏雨生
第四路军总指挥宋哲元
第三军魏凤楼
第五师董振堂
第六师米文和
第七师鹿文彬
第十一军冯治安
第二十四师田春芳
第二十五师赵登禹
第二十六师张自忠
第十四军陈毓耀
骑兵第五师王金銮
第三十八师周永胜
第五路军总指挥刘汝明
第十二军刘汝明
第二十九师李金田
第六路军总指挥庞炳勋
第四军张凌云
第八师于培尧
第九师马式彬
特务团蔡克仁
第六军庞炳勋
第十二师马法五
第十三师余远彰
第三混成旅陈春荣
第七路军总指挥张维玺
第五军田金凯
第十师赵廷选
第十一师张汝奎
第十二师乜玉岭
第八军张维玺
第十七师赵凤林
第十八师王和祥
第六混成旅王致远
第八路军总指挥孙连仲
第九军孙连仲
第十九师高树勋
第二十师安树德
第二十一师施积枢
甘肃第四旅马步芳
第十三军赵席聘
第三十九师刘兆祥
第三十师李兆锟
骑兵第十一旅崔全和
第二混成旅雷中田
独立奇兵第一军郑大章
骑兵第二师刘凤岐
第十旅王鸿勋
冯军各将领公推宋哲元为本军总司令，孙良诚为前敌总指挥，10月11日，全军分三路出发，向河南进攻。
北路由孙良诚指挥，沿陇海路出潼关东进，进攻巩县、登封；中路由孙连仲、刘汝明指挥，出紫荆关，进袭南阳；南路由张维玺指挥，从汉中、兴安出老河口后又率部进兵襄、樊。第11师由于所处前线，当即获令指挥就近的独立第4旅共同防守襄阳。
张维玺所部经尹家集、茨河、隆中向襄阳城郊进攻。陈诚乃以所属两个旅（独4旅作战仅一天即调离）凭借坚固的工事与西北军血战，双方皆无进展。激战至第3天，第11师得到友军第9、13师的增援，击溃当面之敌。三个师随后分路追击，第11师的31旅追至草店，32旅追至均县。不久后在河南的冯军因遭受蒋军三次总攻，终于支撑不住，开始全线溃退。
国民军最开始的攻势非常凌厉，大家都憋了一口气，以舒自北伐以来所受的种种不公正对待。10月12日，孙良诚部攻占巩县，驻守的唐生智部退往郑州。13日，宋哲元将总部由西安移至潼关。25日，至洛阳，并发出总攻击令。28日，宋哲元赴偃师前线视师。同日，梁冠英部攻占登封，击溃魏益三部。11月中旬，南路军攻入豫南及鄂北的谷城、老河口一带，并向襄阳前进，武汉震动。这次讨蒋是宋哲元首次独立统帅全军，逐渐暴露其对大兵团指挥作战的不足与驾驭将领能力的欠缺。但是他能够代替冯玉祥统帅全军公然向蒋介石宣战，而且出师顺利，首战告捷，这是蒋介石及各方领袖始料不及的。也就是从此次反蒋战争，宋哲元的名字开始蜚声全国，从此为世人所瞩目。
10月11日，蒋介石下令对国民军进行讨伐。第二天发布公告，对宋哲元“破坏编遣，背叛中央，称兵作乱，罪迹昭著，”下令“着即免职，缉拿惩办。”同时，进行了兵力部署：
右翼军第五路军唐生智
第八军刘兴
五十一师龚浩
五十三师刘兴