在北伐军武汉战役开始之前，吴佩孚和张作霖在南口夹攻冯玉祥的国民军的战事尚未完全结束。吴佩孚的部队精锐还滞留在京汉路北段，没有来得及南下。所以湖南、湖北边境仍由原鄂军、湘军防守，由湖北督理兼中央第二十五师师长陈嘉谟和代理湘鄂边防督办李济臣二人负责指挥。吴佩孚的直系部队参战的约有枪三万余枝，加上湘军总司令叶开鑫所部的湘军三师，另有赣军和陈炯明残部的粤军，以及韩彩凤等前桂军残部，为数也有三、四万人。吴佩孚的军队在武长路正面的防御部署系沿汩罗河设防。在汩罗河北岸的长乐街、浯口市、张家碑等地构筑强固工事，由湘鄂边防军第五路总司令兼湖北暂编陆军第一师师长宋大霈、第十七混成旅旅长余荫森所部和部分湘军担任防守。汩罗铁桥两旁长乐街、南渡河、夹塘之线，则由湘鄂边防第八路总司令董政国率第六混成旅旅长王梦弼、第七混成旅旅长李乐宾和湘军总司令叶开鑫所部师长邹鹏振等部担任防守。平江方面则由平通防御司令兼暂编第五十混成旅旅长陆云所部防守，梅筑强固工事并铺设地雷及电网，以逸待劳。
而国民革命军在汩罗河南岸沿线部署也定了下来，各参战部队于十八日开始，相继进入攻击位置。十九日的时候第四军和七两军开始进攻。第七军第一路由夏威指挥，拂晓的时候向沿河配备的敌军孙建业第二混成旅进攻，将军山一带的敌人马上就被歼灭，于是第一旅和第二两旅就开始强渡汩罗河。虽然敌人为了防守，已经河中的所有船只个抢夺走，让国名革命军的队伍无船可渡。但是当时正是初秋，河水还浅，最深的地方才只到人的胸口，于是国民革命军的官兵就徒步过河。当日就占领浯口市。
第七军军第二路第七旅、第八两旅由胡宗铎指挥，也同时由滑石滩强渡占领张家碑。敌军约有一万多人在防守，一开始还顽强抵抗着，但是经第七军军数度冲杀后马上溃不成军，向北部山区逃窜。当时敌军在击败后，已经失去了作战的欲望，各部份只是在分头的逃窜命而已。但是为了使吴佩孚将来没有收容整顿的机会，第七军于十九日晚就开始追着他们一路猛打，第一路循岑川、长安桥，第二路循立师桥、谈家坊齐头并进。达到这会以后，战斗开始进入山地战，沿途都是崇山峻岭，所走的路都是羊肠小道，人烟稀少，林木阴森，不要说作战了，便是成建制的行军也很感到很苦难。就连当年的太平军过此地时也是绕着走的，但是第七军不同，他们的官兵多来自西南山区，登山涉水如履平地，在加上老百姓们也是时刻刻盼望着革命，见到革命军的到来，一路上为我军设茶水，送粥饭，探消息，指迷路，亲如家人，为我们作战提供了有利条件。但是逃窜的敌军是苦不堪言。他们的官兵多半是来自河北，山东和很难一带的，全是平原地区生长的，许多士兵甚至连山岭也未见过。此次来到湖南也是乘火车而来。一旦溃败进入大山山，就和进入八阵图一样，不辨东西。而且湖南人民向来受到军阀的剥削。每逢军阀部队过境的时候，当地居民便逃避一空。在加上北方人食面，南方人食米，生活习惯，容貌身躯，言语行动和当地人民都有显着的不同，平时纪律又坏，所以一旦溃败，便遍地都是敌人。只要是溃兵所到之处，人民都到革命军内来报信，并领路去包围缴械。
到八月二十三日第七军第一、二两路在北港会师。当日本来打算直趋蒲圻、汀泗桥、咸宁一带以切断武长路，使岳州前线的敌军无路可退。谁知第七军抵达大沙坪附近时，忽然发现第四军先头部队已超过第七军，向左翼前进。
因为第四军在八月十九日攻克平江后，敌军守将旅长陆云自杀，残部向马鞍山、通城一线溃退。第四军就紧追不舍，于八月二十三日夜，四军前锋便追着敌人进入大沙坪。这个时候敌军退往了汀泗桥一带，第四军与第七军会师，随后第七军一部与第四军开始协同攻击汀泗桥，而第七军的主力开始东进，越祟阳，直趋咸宁，向贺胜桥方向前进。
当时敌军宋大霈、董政国等部已经收集了从前线各地溃退的残部万余人，准备汀泗桥死守。原在武昌坐镇的湖北军务督理兼第二十五师师长陈嘉谟也率所部精兵万余人来援。
由于当时吴佩孚的主力部队还没有到达湖北战场，但是也离的不远了，第四军的代理军长陈可钰马上决定趁着吴佩孚的主力部队还在赶来的路上，没有到达湖北战场的机会，决定在八月二十六日的凌晨马上就向汀泗桥发起进攻。参战部队在接到命令以后，迅速的投入到了战场上，第十二师第三十五团在高猪山在击退吴佩孚部队一部的阻击后，前进到了汀泗桥铁路桥头，马上就遭到了对方的强大的火力封锁；第三十六团前进至汀泗桥东南的高地前面，还没有发起进攻，就遭到了敌人居高临下的扫射，前进受到了极大阻力。还有第十师第二十九团、第三十团分别在第三十六团的两侧展开，但是一直激战到晚上，依然没有任何的进展。而第三十六团决定趁着夜色的掩护对敌人实施中央突破的计划，也在敌人强力的反击中，没有得手。汀泗桥为武长路上二大着名铁桥之一。附近为一湖沼地区，位于长江南岸，水深港阔。易守难攻，于是陈嘉谟便集重兵于铁桥两端和附近高地，所以我军和敌激战数日，双方个有死伤但是进攻并未奏效。二十六日的时候江水突然暴涨，进攻也显得越发的苦难。当时我军在桥的南端虽稍有进展，但是望桥兴叹，大有天堑难飞之叹。可是这时候，桥北的敌军也放松了起来，丝毫不把我军放在眼里。这时我第四军第十二师第三十六团团长黄琪翔忽然自告奋勇，连夜在附近的港湾找到渔船数十只，一夜之间就将该团渡过河去。此时的敌方守桥部队都还在做着黄粱美梦，于是黄琪翔就亲自率领团的精锐在早晨，从敌人的后面向桥北的敌军作拂晓攻击。一时间喊杀连天，敌军在听到枪声马上从睡梦中惊醒，因为不知道我军从何而来，顿时秩序大乱，夺路逃跑，溃不成军。我军其他各部遂乘势猛攻，一举而克汀泗桥。
敌人望风逃窜，我军乘势追击，二十八日遂克咸宁。敌残部乃退守贺胜桥。适此时吴佩孚亲自率领精兵数万人自北京南下，抵达贺胜桥，而我第七军主力在这时从崇阳一带赶到。因而敌我两军决定性的主力战遂在贺胜桥前展开。
当我第四军在八月二十六日攻占汀泗桥阵地时，第八军也已攻克岳州、羊楼司，和我第七军的一部会师于蒲圻。因第八军原本在浯口以西长乐街一带伺机渡汩罗河，但是船只因为敌人的防守需要，已经全部被敌人带到了河对岸，而且长乐街一带的河很深，水也很急。因此无法徒步过河，所以第八军在四、七两军已在上游取得决定性的胜利，下游敌军自动撤退后后，于八月二十日渡过汩罗河，较四、七两军渡河迟了一日。
随后第八军开始沿着铁路前进。二十三日占领岳州，二十四日占领羊楼司，二十五日和我七军一部会师蒲折。由于我四、七两军进展极速，已在蒲圻、汀泗桥一带将敌军退路切断，大批的敌军见无路可逃，所以向第八军投降。因此在武长路追击战中，第八军虽然遭遇的抵抗最少，但是缴获的敌军武器弹药却最多。因此第八军军长唐生智到武汉后，趁着中央内乱是，将其自己第八军扩充为四个军，李品仙、何键、刘兴、叶琪等师长都升为军长，实力大增。而这些从吴佩孚部所缴来的军火，便成为了唐生智在宁汉分立时的本钱。当然这是后话。
但是吴佩孚并不甘心自己的失败，在汀泗桥战役结束以后，吴佩孚决定亲自率领湖北暂编第四师和陆军第八师以及在汀泗桥战役中败退的残部共2万余人，在贺胜桥及其以南的杨林塘、桃林铺、王本立地区利用地形的优势梯次设防，企图死守贺胜桥。吴佩孚在八月二十日左右，得到了湖南部队大败，而且武汉也受到威胁的消息的，于是马上就亲自率领自己的精锐刘玉春、陈德麟、张占鳌、靳云鹗等部数万人于八月二十二日的早上在保定乘火车迅速的南下。二十五日到汉口召开了紧急会议，开始时是打算防守汀泗桥。但是就在开会的时候汀泗桥战败消息就来到的会议上，听到消息后，吴佩孚顾不得其他的事情，马上就从武汉率领部队南下，亲自指挥固守贺胜桥。同时还邀请孙传芳在江西配合他的行动，一起攻击我革命军部队。
吴佩孚于八月二十八日亲自赶到到贺胜桥部署防守计划。其兵力在贺胜桥参与防守的，有吴佩孚亲自率领的第十三混成旅、陈嘉谟的第二十五师、刘玉春的第八师等，这些都是吴佩孚的精锐部队，向来是所向披靡，号称无敌。此外还有自汀泗桥退下的前武卫军马济，以及宋大霈、董政国等残部万余人。合计不下十万人。还配备有铁甲车和山炮、野战炮数十门、重机枪二百余挺。全部实力是我参战的第四军和第七军的病例的数倍
在吴佩孚亲自指挥之下，敌军在贺胜桥前以纵深配备构筑临时工事。其大部兵力集结于贺胜桥附近，主要阵地设于桥前高地杨林垱、王本立之线。
当敌军正在作防御部署时，我前方高级指挥官也齐集于咸宁县商讨进攻贺胜桥的计划。参加此次作战会议都有，蒋介石、李宗仁、白崇禧、唐生智、陈可钰、张发奎、陈铭枢、夏威、胡宗铎。会中决定由李宗仁直接指挥进攻贺胜桥，直捣武汉；唐生智则率领第八军为总预备队，并调第八军的何键师自嘉鱼渡江，绕攻汉口、汉阳，以攻击吴佩孚的背面
作战计划指定以后，第四军仍沿铁路前进，进逼贺胜桥正面，第七军则出咸宁东北，自王本立攻击贺胜桥以东地区。第七军第一旅旅长夏威率第一、第八两旅任右翼，第七旅旅长胡宗铎率第二、第七两旅任左翼，与第四军并肩前进。当日第八旅即在王本立之南和敌军警戒部队遭遇，发生激战，将敌人逐回贺胜桥前阵地。我四、七两军遂向桥前迫近。
贺胜桥的守军是当时中国最享盛名的直系军阀部队的精华，督战者又又是直系军阀的主帅——素以能攻善守著称的吴佩孚。而我方进攻的部队也是北伐军的中坚。双方都是以自己的最大的本钱作孤注的一掷。因为我军近期连战连克，士气旺盛，而敌方却连败数仗，这是我军最大的优势所在。
三十日的早晨，我军第四军和第七军两军同时出击。前线总指挥李宗仁亲自率领陈可钰、张发奎、陈铭枢、夏威、胡宗铎到前线督战。在这种士气之下，我军全体官兵宛如万条毒蛇向敌人同时进袭。而敌人在吴佩孚的督战之下也是也是依靠着天险，顽强的抵抗着，敌军重机枪、山野炮同时向我军盲目射击，战场上简直是一片火海。
贺胜桥一带都是波状地和可徒涉的小湖沼，地形起伏不大，而遍地都是茅草和小丛树，障碍视线，不利于守势阵地。即高级指挥官的视界也不出三数百尺。敌军的移动固然不易察出，就是我们自己各单位的行动也不易掌握。所以战斗的进行，几乎是各营、各连、甚至各排、各班自行判断，按着战斗原则，各自为战。所幸我军士气旺盛，全军有进无退，向敌人接合部隙缝袭击猛冲。
此时敌军也顾不得目标，只是集中火力向我军射击，枪炮之声震耳欲聋，机枪声的紧密尤为各次战役中所未有。其火力之猛，北伐途中除德安、龙潭两投外，鲜有可比拟的。我们高级指挥官也都浴身于火海之中，流弹横飞，炮弹时在前后左右爆炸。
这时第四军黄琪翔团在铁路正面左侧的小高地丛林中，为敌军的铁甲车和排炮所轰击，无法立足而后退。于是敌军就向我第四和第七两军阵地的接合部袭击，形势意识变得非常的危机。李宗仁马上命令第七军第四团向左延伸增援，进过苦战，才将阵地稳定。这时敌军又向我右翼移动，我第七军第三团被围，形势也非常的危急。李宗仁又命令第十四团向右翼延伸，而此时敌人的援军马上赶到，又对十四团作大迂回，包抄我军的右翼。当敌人正和十四团厮杀得难解难分之际，我再调第二团赶到及时，在第十四团、第三团之间冲出，将敌军拦腰截断，一部分向右攻击敌人的侧翼，敌人顶不住我军的进攻，于是开始向后撤退。而我军正面则是乘势冲锋，敌人全线崩溃，纷纷逃往余花坪、贺胜桥一带阵地。其退往余花坪的，因为得到了增援，再次向我军进行反扑；但是我第一路部队在夏威的指挥之下紧追不舍，趁着敌人立足未稳，又马上将敌军击溃。于是夏威就衔尾穷追，敌军宋大霈残部几全部缴械，于是夏威不攻占鄂城。
这时四军第十、第十二两师和七军第七、第八两旅则是全力向贺胜桥敌军正面冲锋前进，敌人虽然顽强的抵抗，但是我军作战勇猛，敌人无法立足。吴佩孚此时见到情势危急，马上命令陈嘉谟、刘玉春各自率队押阵，并亲率卫队、宪兵队、军官团、学生队到贺胜桥头督战，以壮声势。而且还排列机关枪、大刀队于桥上，凡畏缩退却的，马上被射杀。吴佩孚甚至亲自砍掉了几个退随军官的脑袋，并把看下来的脑袋绑在电线杆上，以示有进无退。所以敌军的抵抗极为顽强，机关枪向我军盲目扫射，疾如飙风骤雨。所幸我军士气极旺，喊杀连天，前进官兵竟以敌人的机枪声所在地为目标，群向枪声最密处抄袭，敌军不支乃弃枪而抛。第四军军第十二师在杨林塘附近与吴佩孚的军队激战后，形成对峙。三十日拂晓，第四军和第七军则继续攻击，叶挺独立团一路上猛打猛冲，在杨林塘突入了吴佩孚军队的主阵地，向桃林铺攻击前进。此时，吴佩孚的军队看到独立团作战非常勇猛以后，决定派遣部队从侧翼反击，企图对叶挺独立团实施包围。但是第十师第二十团和第十二师第三十六团及时的赶来增援，同心协力抗击敌人，胜利突破了吴佩孚军队的桃林铺防线,向贺胜桥发展进攻。同时，第七军攻占王本立后，也马上向贺胜桥东侧的南桥攻击。吴佩孚的部队在正面失利，侧背受敌的情况下，全线动摇，纷纷溃退敌将陈嘉谟、刘玉春阻止不住，吴佩孚乃以大刀队阻遏。敌军的溃兵因后退无路，被迫向大刀队作反冲锋，数万人一哄而过，夺路逃命。据说陈嘉谟见大势已去，又不愿退却，竟滚在地上大哭。因其受恩深重，今日兵败若是之惨，实无面目以见吴大帅也。这时我追兵已近，马济在一旁大叫：“你再不走，就要被俘了！”陈氏卫士乃将其架起，夺路而逃。
吴佩服的军队全线溃败时，已近黄昏。他们的逃兵与我军的追兵混成一团，不分先后向武昌城前进。我军中的炊事兵、运输兵等也各挑其什物炊具，夹杂在战斗兵行列中前进。夜深之后，我追兵已过贾胜桥数十里，敌人也已去远，于是李宗仁各部停止追击、就地休息。因我军搏斗一昼夜，到此已疲惫不堪，亟待休息整顿。而中路得第四军，第七、第八军主力则全线击破汨罗江吴佩孚军队的防线，一部分开始于十二师等进攻贺胜桥的部队一起开始武昌，一部则绕道攻克汉阳、汉口，前锋进追武胜关。国民革命军开始威胁武汉。