北方群雄中，阎锡山处境较为自由，他虽然局面小，却可以闭关自守，待时而动，事实上他这时期成为各方所争取和拉拢的对象。奉张拉他，南方的革命军也暗中和他联络，尤其是西北方面的冯玉祥也和他敷衍。阎锡山从辛亥革命后就坐稳太原，他不求扩充，也不好高骛远，只是兢兢业业地保住山西。他不是没有野心，不过很能含蓄，守份待时。奉军入豫逐吴时，他邀请吴佩孚率领精兵到山西避难，吴佩孚不是寄人篱下的人，他曾经寄食自己部下，结果都不可靠，今天反而去投奔晋阎，以吴佩孚的倔强个性，当然不予考虑。
阎锡山和冯玉祥之间本有恶感，因冯得意期间，曾进攻山西，可是冯已参加了革命，阎如果要和革命潮流结合，就不能不敷衍冯。16年3月24日，阎、冯、靳云鹗设联合办公处于赵村镇，不过这只是阎的一种手段，因阎暗中和奉张仍时相往还。
阎锡山是一个微妙的人物，在革命党中他是参加开国的革命人物之一，民国元年就坐上山西都督的宝座，他和这把宝座好像如胶似漆，坐了上去就分不开。北方在民国初年是北洋军阀的天下，他亦附和北洋军阀，亦步亦趋。不管是革命党人，或是北洋军阀，阎老西坚守一个原则，他就是山西，他和山西是不可分的。在北方，皖系也好，直系也好，奉系也好，他表面上都和他们虚与委蛇，可是都不卖身投靠，因此北方派系此起彼落，对他都毫不发生影响。
国民革命军北伐后，阎锡山成为仅次于张作霖、吴佩孚、孙传芳之下的第四把交椅，可是他并不跟北方军阀走，16年初他便和南方革命军暗通声气。
早在16年6月3日，山西即改悬青天白日满地红国旗，阎锡山同时把所属12万晋军改编为北方国民革命军，由大同、娘子关两路移动，不过阎对张作霖仍维持良好的关系，他有代表常驻北京，张作霖也有代表驻太原。5日阎锡山电张作霖声明，晋军出动系因奉军北退，担心临时不易布防。仅驻东天门，现已停驻井陉，不再前进。当天太原开国民大会，拥阎担任国民革命军北方总司令。第二天阎就任总司令职，通电服从三民主义。6月18日武汉方面代表孔庚至太原，国民党山西省党部、太原市党部和清党委员会发起驱孔，阎锡山声明不受孔诱，将孔交民众监视。6月28日张作霖派邢士廉赴太原与阎商议解决时局的办法，奉军在京绥路增加兵力两旅，防阻商震。邢士廉劝阎和奉张合作的任务未达成，阎驻北京之代表李庆芳则向张提取消大元帅府的主张，张、阎之间藕断而丝未连。
7月17日晋军占领石家庄，奉军退走正定，晋军向南推展至顺德。19日晋军徐永昌部进驻石家庄，奉军在正定、定州、保定布置三道防线。22日张作霖向山西代表提出晋军撤出石家庄的强硬要求，在保定、德州之奉军准备进攻河南冯玉祥军队。25日张作霖和张宗昌分别派遣代表赴太原向阎锡山提议，请撤走石家庄驻军以便奉鲁军南下进攻冯玉祥军，阎置之不理。
张作霖始终不愿对阎采取强硬态度，也不打算把阎逼上梁山，直到9月初才决定对晋用兵。
奉、晋战争的爆发，是由奉军检阅使于珍被晋军商震部队扣留而引起的，这是16年9月27日的事。这天由张家口开往包头的第一次客车过永嘉堡车站，铁轨忽被晋军拆毁，在这列客车中，挂有奉方大员于珍和赵倜等专车，他们是前往绥远检阅军队的，在阳高车站被晋车截留，解送大同。
张家口是奉军防区，当第一次客车失去消息后，张家口车站即不断向大同车站查询第一次客车到达何处，及由包头开往张家口的第四次客车何时到达？大同车站均无答复。奉军第九军司令部闻讯亦向阳高车站电询一切，亦无音信。奉军于是感觉到出了麻烦，当天下午晋军发动攻奉的消息遂传遍张家口。
奉军第九军长高维岳获知晋军对奉军攻击，以事出仓促，乃急调军队开往前方阻御，而晋军已将柴沟堡实行占领。
阎锡山致电南京国民政府，宣布誓师讨奉。同时把晋军编为三个军团，共辖12个军、17个师、12个骑兵师、7个独立旅，共拥众20余万人。其编制如下：
北方革命军总司令阎锡山
第一军团总指挥 商震
第二军团总指挥 徐永昌
第三军团总指挥 杨爱源
第一军军长 商震（兼）
第二军军长 杨爱源（兼）
第三军军长 杨效欧（代）
第四军军长 傅存怀（后升编为第四军团总指挥）
第五军军长 李生达（代）
第六军军长 丰玉玺
第七军军长 张荫梧
第八军军长 谭庆林（即骑兵军）
第九军亦为骑兵军在编制中
第十军军长 李维新
第十一军军长 王懋公
第十二军军长 徐永昌（兼）
直辖炮兵集团长 周岱
直辖骑兵集团在编制中
直辖第四师师长 傅作义
晋北镇守使 赵戴文
晋南镇守使 张培梅
晋军的编制微近奉军，其军队组织和调动都非常秘密，阎锡山的统御术自有一套，保密防谍工作都做得很好，所以他能保持山西一省的完整。
晋军攻占柴沟堡时，张学良、张作相正在京汉线检阅军队，接到报告即于9月29日先后返北京。张作霖亦立即电召杨宇霆、韩麟春、张宗昌等入京会商。奉方在9月中旬本拟派与阎较接近之葛光庭赴晋接洽，晋军发动后，葛不果行，遂在京与尹扶一等联名电阎，促请避免奉、晋战争，阎复艳电，尚存模糊之语气云：
尹仲雅（即扶一）兄鉴：接俭电后，即复艳一电，计已达到，关于误阻奉方官兵前进一事，已严责大同驻军切查。顷据复称，此次误会非出我方之自动，除另令阻止外，特闻。山。艳二。
尹等接电后随即拟复电云：
艳一电未收到，艳二电敬悉一是。顷谒张雨帅乔梓，亦称奉晋历共患难，万不能因一时之误会致生破绽。爱国爱民之忱，溢于言表，殊为可感。于司令此次检阅军队，实系预定计划，并有册籍可查。北方大局安危，系于奉晋两方，无端破坏，我帅谅不忍为。尚望转令前方，慎重动作，静候调处，并希速复。尹扶一、葛光庭叩。陷。
此电未能发出，因京晋间电讯已告中断。晋绥驻北京代表南桂馨、薄永济、李庆芳、潘莲如、张汉章等皆于27、28两日秘密出京。
自国民革命军北伐迭传胜利后，北方问题奉晋能否合作关键极为重要，奉晋之间虽有信使长川往来，但阎锡山对奉终存畏惧，奉张对晋阎亦有怀疑。当晋方获悉奉军大员张作相、张学良、于珍、赵倜等分路检阅军队，即认为有图晋之意，加上晋方所买军用品在天津被扣，京绥路款停止发付，奉方且亟亟索还石家庄，这些是晋方发动军事行动的近因。至于远因则当7月中旬，国民政府曾下令命冯玉祥攻山东，阎锡山攻河北，阎、冯奉命并没有行动，因为他们各有不能作战之原因。如冯玉祥对靳云鹗不能控制，又还未予以解决，倘冯有所动作，靳在其后发动，冯岂不是进退失据，而冯和唐生智关系也不好，冯既然自身立足未稳，焉有余力向外。而阎、冯之间隔阂颇深，阎对冯完全没有信心，既怕他，又厌他，认为冯在河南不肯出击山东是有意取巧。而冯玉祥也认为阎锡山取巧，向来坐收渔人之利，并且对奉军没有作战的决心，当奉军由河南退河北时，正是晋军截击奉军的大好时机，在那个时候阎都不肯干，则是证明阎完全没有对奉作战的决心。双方相互狐疑，迨至7月末，奉、晋妥协的传说颇盛，时冯的代表亦长驻太原，某日冯的代表到了大同商震防区，适逢商震在检阅军队，冯的代表亦获机参加，商震阅军时曾问士兵：“你们服从何人？”答：“商总指挥。”商再问：“除了我还服从谁？”答：“阎总司令。”商再问：“你们是什么军队？”答：“国民政府之军队。”商又问：“你们的敌人为谁？”答：“张作霖。”冯的代表亲眼见，亲耳听，大为满意，以此报告冯，冯对阎的疑虑于是大为减少，阎、冯之间隔阂为之消除不少。双方陆续互派要员说明各自困难，因此增加不少谅解，冯支持阎攻奉，而阎亦因有冯助才敢攻奉。
阎锡山参加国民革命，誓师讨奉的电文，是由山西驻南京代表刘朴诚于16年9月30日出席南京特委会报告山西情况时宣布，所以南京、上海的报纸均于10月1日披露，电云：
革命本不得已之举，是以本总司令，虽师发在途，犹不惜委曲婉转，与张作霖周旋。原冀其有所悟悔，以期和平解决。乃半载以来，屡与开诚相商，终见固拒。近更庞然自大，盘踞北京，不谋与民合作，只求一己尊荣。且日肆以武力压迫国人，既无悔祸之心，何有改善之望。我师旅久滞于途而士怨，车辆常留军中而田荒，既忍无可忍，又望无可望，兹不得已，随诸同志之后，誓师北伐，以扫除三民主义之障碍，以达救国救民之目的。今与诸将士约：行军所至，必须不扰民。与敌相遇，必须不怕死。怕死者杀不赦，扰民者杀不赦。更与将官约：痛除地盘思想，省政由省人解决，国事由国人解决，以奠国基。尤愿国人以公平内政，图全民之协进。以改善外交，谋国际之平等。国事甚大，治理甚难，勿轻易，勿愤激，当忧深思远，慎重将事。敬为此誓！阎锡山。艳。
阎锡山不是一个轻举妄动的人，如果没有周全的部署，他是不会轻于孤注一掷的。他在7月间即暗中策划，并且和奉方虚与委蛇。他的重心是从整顿军队入手，而整军工作以健全下级军官最为重要。因此曾在南方秘密网罗黄埔军校的学生到山西服务，从7月到9月，黄埔同学陆续至山西的，传闻已达两三千人，晋军中的排、连、营长多数都是黄埔学生。
奉方确知晋阎正式参加革命军讨奉行动后，最为痛心，据吴俊升对人发牢骚说：“奉方对于他人容有对不住之处，但对阎锡山总算仁至义尽。去年冯玉祥进攻山西，奉方不分昼夜，拼命赴援。事定之后，绥远地盘给予山西，铁路收入双方分取。追击冯玉祥败军时，晋方要求奉方勿过绥远，奉军亦即照办。要求奉军勿置重兵，至今平地泉仅有奉军两营。于珍经晋军防地而至平地泉检阅部队，随身所带不过参谋副官，足以证明奉方对晋毫无作战部署与准备。奉晋双方重要人员随时均有见面，奉方整理内部，点验军队，决无对晋作战之意，晋方代表在北京岂有不知，即有怀疑，亦不妨明白质询。今竟事先毫不表示即将于珍等人全部扣留，实在太不够朋友。”
吴俊升这种想法也可以说是奉方大多数人的想法，同时他们认为阎锡山自以为弃暗投明，可是在时间上的选择则非常错误，因为革命军阵营中正闹宁汉分裂，所以南方革命军势力不能给阎以强有力的支持，至于冯玉祥虽已消灭了靳云鹗，但阎、冯之间并不能水乳相融。所以这个时候奉方可以全力对付山西，如果解决了阎锡山，北方腹心肘腋之患就可以消灭，河南、陕西问题均可迎刃而解，北方统一可以告成，这是奉方的如意算盘。
16年10月2日张作霖发表讨阎通电，电云：
（前略）阎锡山长晋有年，从前一切政变，向不参预。上年为冯逆所迫，围攻大同，蹂躏雁、代，晋北不保，太原垂亡。阎锡山信使往还，叠电告急，摇尾乞怜之态，如在目前。本大元帅以晋省系完善之区，晋民多纯朴之众。倘被赤徒恶化，地方不堪设想，用是激励诸军，力攻南口，接济械弹，救其灭亡。南口既下，大同解围。我军直趋绥北，转战数千里，兵无宿粮，马无积秣，甫克扫除绥境。功成之后，举土地、俘虏、械弹、战利品一无所取，拱手让晋，口不言功。此上年已往之事实，对于晋省人民，对于阎锡山个人，可谓仁至义尽，足以大白于天下者也。不意阎锡山狼子野心，认贼作父。年余以来，倒行逆施，反颜事仇，与冯逆相勾结。今年春间，竟于我军攻豫之际，出兵石家庄，意在断我归路，截我辎重。幸我军见机尚早，全师而归。当此之时，我军若问罪兴师，理无不可。本大元帅意存宽大，曲予优容，仍不忍以救晋者祸晋，非真于阎锡山之多行不义，毫无闻知也。自袭取石家庄，对于直境附近各县搜括骚扰，无恶不作，叠经派人疏通劝告，迄无悛改。其祸晋祸国之心，路人皆见。上月二十九日，突在大同附近，截劫火车，扣留我军官佐，并敢进兵察境，公然敌对。本大元帅维持大局，维持晋省之苦心，至此乃忍无可忍。兹已分饬诸军，实行讨伐。惟是上年驱除冯逆之后，北方大局，汔可小安。今阎锡山被人利诱，甘为戎首，是破坏北方大局者，阎锡山一人当负其责。本大元帅护国救民，始终如一。晋省军民，皆我一体。但期歼厥渠魁，决不穷兵黩武。倘阎锡山能悔过息兵，或其部下能自拔来归，仍当一体优容，不追既往。从前牺牲多数，尚能以绥、晋境地归诸晋军，今虽不得已而对晋用兵，仍必顾全晋省真正民意也。特布区区，敬告有众。大元帅。冬。印。
张电发后，复于4日另下讨伐明令，原文云：
迭据直隶督办褚玉璞、察哈尔都统高维岳，先后电陈，山西督办兼省长阎锡山，擅调军队，盘踞直境井陉、获鹿、灵寿、顺德等十余县，并在石家庄遮断京汉路交通……。本大元帅以该督办素以保境安民为自全之策，此次种种妄举，或系受人煽惑，并非出自本意，故迭饬各地驻军，节节退让。所以曲予优容者，一则保全地方，不忍使三晋人民惨遭涂炭。一则阎锡山苟有丝毫爱国之心，冀其最后省悟，仍循正轨。讵该督办近复收编匪队，纵容滋扰深泽、藁城、晋县、无极等四县，荼毒生灵。突于九月二十九日，在察境京绥线永嘉堡、西湾堡破坏铁路，扣留客车，及中央检阅军队人员。同时并在石家庄一带，进兵侵犯各该地驻军，施行攻击，似此弄兵思逞，蹂躏地方，破坏和平，甘为戎首，既属人民之公敌，亦为国法所不容，应即听候严行查办。如系被人利诱，悔过息兵，仍当宽其既往，俾图晚盖。倘有抗拒情事，着由各路驻军一体痛剿，以维大局，而靖地方。其有被迫军官，准其自首，一经查实，免予追究，仍量加任用。倘始终不悟，甘心附逆，一律重惩，决不宽贷。此令。
10月5日，张学良、韩麟春亦有微电至阎，电云：
百帅勋鉴，顷得南京确报，知公与焕章定约，协以谋我，将信将疑，而贵军扣车拆路之耗又至，沉机一发，夫复何言。所不能已者，我两方数年合作之精神，千里驱冯之成绩，一旦毁弃无余，令人耿耿耳！民国以来，公既昌言保境，我方亦志在安民，玉帛往还，信使不绝。前岁焕章甘冒不韪，阴行诡道，煽惑友军，公与家君同申大义于天下，是以有张绥之役。道则相同，功则相让，奏凯雁门，酬庸绥远，未为过也。曾几何时，一变至此，良心迫我，如鲠在喉，故复略而言之。尝闻大人不顾小信，霸者不恤人言。不图今日亲承高义，我公高掌远距，非可以常格相绳。然不顾感情，当计利害，不泥小节，必为远图。今北方未残之局，公悍然冒为戎首而破坏之。黎元难欺，青史尚在！天下后世视公为何