1924年第二次直奉战争中，张学良与郭松龄担任第三军的正副军长，与姜登选、韩麟春为正副军长的第一军作为奉军的主力，击溃直军并获得胜利。张作霖任命张学良为京榆驻军司令部的司令，郭松龄任副司令。

张作霖将大批奉军开入关内占领南方各省，郭松龄则提出要退出关内，保境安民，但建议却未被张作霖采纳，政治上又受到杨宇霆等人的排挤。1925年，郭松龄与夫人到日本考察军事，听闻张作霖正在日本购买武器，要与南方的国民军开战，郭松龄愤慨至极，遂决定联络冯玉祥共同反奉，事后却被冯玉祥出卖。

1925年11月，郭松龄在滦州起兵，同时杀害了姜登选，发表反奉宣言。郭松龄率七万大军攻占山海关，夺取绥中、兴城，冲破连山防线，占领锦州。

奉军全部退却到辽河东岸据守。郭军在攻打新民县巨流河时，却遭到日本关东军袭击，后方被从黑龙江来支援的奉系吴俊升切断，白旗堡的弹药库被烧，日本飞机对郭军阵地进行轰炸。郭军不敌，一败涂地。郭松龄与夫人化妆逃跑，12月24日在新民县一个农家的菜窑里被奉军逮捕。25日，被押至辽中县老达房后，郭松龄与夫人韩淑秀被枪决，张作霖命令曝尸三日方可收葬。