北军为掩护部队后撤，以一部兵力扼守要地黄土岭。
四月二十五日，湘粤军与扼守黄土岭之敌展开激战。赵恒惕命刘建藩部攻敌左翼，湘军第一师第二旅和马济粤军一部攻敌右翼。
同时，逼近醴陵的第一师第一旅也举旗南下，回击黄土岭。
二十七日，湘粤军发起总攻，据守黄土岭之张宗昌第六旅及李传业安武军拼死抵抗。赵恒惕亲临督战，指挥湘军从正面连续突击。
北军终于不支，遂放弃黄土岭，分别逃向萍乡、浏陽和株洲。
湘军乘势猛追，连克醴陵、株洲，前锋距长沙省城仅数十里。
经此一战，北军左路军几乎全军覆没，施从滨师仅剩七百余人，张宗昌混成旅仅剩两营，李传业安武军也死伤过半，损失槍炮子弹不计其数。
张怀芝只身逃回汉口，向攻湘军总司令曹锟诉说因张敬尧不出兵救援，致遭失败，为自己开脱。
湘军反击获胜后，刘建藩率部直扑株洲。在龙头铺遭北军伏击，指挥队伍登山作战，过徐家桥时，人拥桥断，刘建藩不幸坠河殉难，时年三十一岁。
护法军政府为纪念他的功勋，追赠他为陆军中将，后国葬于长沙岳麓山，墓门题有四个大字一一护国元勋。
张敬尧闻左翼兵败，一面急调进攻宝庆之田树勋旅退保长沙，一面令正在宁乡“清乡”的李奎元第十一师和奉军一部前往株洲阻击湘军。同时，令已于四月二十一日攻占衡陽的吴佩孚部向江东攻击，威胁湘东护法军之后路。
这时，湘军因遽失勇将，又有腹背受敌之虞，赵恒惕遂下令放弃株洲、醴陵，留李仲麟部在茶陵担任警戒，主力撤往酃县和永兴。
北军乘势逼进，田树勋旅再次攻陷宝庆，吴佩孚部连陷安仁、攸县及耒陽。至此，湖南大部又为北军所占。护法联军全部退守湘桂边界地区。
湘东反击战是护法战争中一次最出色的作战。湘军将领在岳陽失守，桂军南撤，北军气势逼人的情况下，不畏强敌。决心联合粤军，坚持实行反击作战，并能冷静地分析敌情，决定集中兵力，打敌比较薄弱之一路，这一决策无疑是正确的。
此外，在战法上，汲取了前次作战失利的教训，由单纯防御改为主动进攻。在统一指挥下，对正在运动之敌实施多路突击，攻其不备，出奇制胜。首战获捷后，又乘胜追击，不给敌人以喘息时机，从而取得了歼敌万人的重大胜利，其战斗精神和指挥艺术都是值得肯定的。
张怀芝很可笑，在湘东大败后，他便张皇失措地由萍乡退往樟树镇，又由樟树镇退到汉口。他宣称旧病复发，又称山东地方土匪猖獗，必需赶回去。他打电报给段，保举徐树铮率领奉军接防湘东，出任第二路司令。徐树铮志不在前线，坚决不就。他又保举张敬尧或是陈光远，甚至由曹锟一人身兼一二两路司令。
他的求去有两个原因，第一是在前线打仗没有把握，第二是怕他的老窠被别人抢去。因为他离开山东后，便由第五师师长张树元护理山东督军。北洋系的惯例是护理就能扶正，张树元自然不愿意张怀芝再回任。
本想通过征湘给自己赚些资本，没想到仗打得不好，损兵折将，弄不好得不偿失，把老本赔掉。张怀芝此刻是身在前线心在山东，恨不得立刻插翅回鲁。
段祺瑞觉得在这个时候前线易帅很没有面子，同时也找不出适当的人来接替第二路司令。
段当然知道张怀芝急于回鲁的想法，便以国务院名义给出一个郑重承诺：“鲁督决不易人”。同时保证如果第二路兵力不敷时，可以继续派兵增援，要求张立即由汉口前往江西主持军事。
湘东反击战的胜利对湖南的整个战局意义重大。自从湘东一战之后，北军不敢深入，南军也不敢反攻，湖南战场上突然由热战相对平静了下来。
北军和护法军在湖南还有一个战场在湘西。
广东护法军政府成立后，湘西辰沅道尹张学济即派人赴广州谒见孙中山，表示愿意响应护法。孙中山遂任命张为湘西护法军总司令。
张学济：（1873—1920），字容川，湖南省芷江县人，少时入乡学。一九八四年以秀才选拔贡生。光绪二十三年（1897）进士。
时中国在甲午战争中败于日本，清廷政治，他认识到只有改造国家，才能图存，遂辍仕途，立志革命。
光绪二十八年（1902年），由熊希龄荐举东渡日本，入日本陆军士官学校，学习陆军。期间结识孙中山，一九零五年加入同盟会。回国后任广东盐行局局长，旋在上海组织广艺书局，做为秘密革命机关。又在汉口设《大江日报》，参与孙中山领导的革命活动。
武昌起义后，胡瑛任山东都督，他任参谋长兼第一混成旅旅长。
辛亥革命后，任湖南检察使，后被袁世凯解职。
参加“二次革命”，失败后汤芗铭督湘，大捕党人，张被迫走两广、云贵，继续进行反袁活动。
蔡锷在云南通电讨袁，组成护，张学济受蔡派遣，返回湘西，组织力量讨袁驱汤（汤芗铭）。在乾城（今吉首市）宣布独立，成立湖南临时军政府，任护湘西总司令兼辰沅道尹。随后，进驻沅陵，收编散兵游勇，整顿地方治安。
同年谭延闿二次督湘，任命他为湖南辰沅道道尹，兼守备司令。
一九一七年十月下旬，张学济和湘西镇守使田应诏、镇守副使兼第五守备区司令周则范、第二师第三旅旅长陈嘉佑，在沅陵、洪江、常德等地相继宣布独立。
张学济推旧友胡瑛为护法军湘西招抚使，永绥镇总兵谢重光为护法军副总司令。湘西护法军共有一万一千余人。
张学济响应护法后，率本部东进桃源。不久，应湖北石星川吁请，率部援鄂，随荆沙靖退往鄂西。
护法联军在岳州战败，大军南撤，湘西护法军便受到严重威胁。这时，据守常德一线的湘西护法军有田应诏、胡瑛所部共六千余人，周则范部约三千余人。
段祺瑞令原第十七师师长陈复初，在湖北长陽招抚旧部，恢复该师建制。然后会合原湖南第四守备区司令王正雅所部，进攻湘西。
四月二日，陈复初率十三个营约六千余人由沙市出发，经渔洋关进窥湘西。
湘西护法军急电唐继尧、刘显世，请求滇、黔军赴湘救援。唐、刘以湘西系滇、黔门户，不能见危不救，遂派黔军第一混成旅旅长卢焘和游击司令王华裔分别率部开赴辰州（今沅陵）、洪江，支援湘西护法军。
四月二十三日，北军陈复初与王正雅率部从临澧出发，经朱日桥进攻常德；并电请张敬尧令李奎元第十一师分由益陽、宁乡进逼汉寿，“俾壮声援”，请吴光新旅一部进驻公安及津市、澧县一带，相机策应。
四月二十五日晨，北军陈、王部在八里铺与湘西护法军接战，田应诏、周则范率部且战且退，扼守鳌山。下午三时，北军夹击鳌山，护法军不支，弃鳌山后撤。
田、周两军在鳌山失利后，拟与北军妥协，电邀张敬尧派人到常德谈判，表示护法军移驻桃源，将常德让给北军。
这时，已进至麻陽、辰州一带的援湘黔军闻田、周有妥协撤退之意，急在辰龙关至兴隆街一线展开，准备防堵。并警告田、周，如“遇有后撤者，必将迎头痛击”。田、周只好继续对北军作战。
五月四日，田应诏、周则范派人持函赴陈复初师司令部，诡称护法军将按前约移驻桃源，欢迎陈复初军入驻常德。
陈见函不疑，率军入常德城。及至城内，突然伏兵四起。田、周则率部从外面包围该城，实行内外夹攻。北军突遭攻击，军心大乱。
陈复初率部左冲右杀，夺路而逃，后只身逃往长沙。陈部朱泽黄旅退保津市。田、周联合林德轩、胡瑛等部，乘胜追击，于六日克复临澧。
五月十五日，田应诏、周则范致电冯国璋，主动要求“休兵息战”，划地自守。
此时，抵达津市的第十六混成旅旅长冯玉祥，也致函田、周，希望湘西各军停止进攻，让出常德、桃源，作为南北两军缓冲之地。
湘西军队已无心再战，同意与冯妥协。五月下旬，田、周率部撤出临澧、常德。冯玉祥旅进入常、澧后，也不再向南进攻。李奎元十一师则于六月中旬乘机占领了益陽、汉寿。
北军在第二次攻湘作战中，共投入兵力约十万人，并起用吴佩孚为主战场指挥，取得了明显战果。尽管北军付出了巨大的代价，但终于占领了湘省大部地区，基本上实现了预定计划。
护法联军之所以遭到失败，一是由于战前顿兵乞和，内部矛盾加剧，部队士气下降；二是缺乏战略协同，先是不与湖北靖配合作战，后又不与湘西护法军密切协同；三是在岳陽、平江防御战中，实行单纯防御。后来虽然取得了湘东反击战和湘西伏击战的局部胜利，但未能从根本上扭转颓势，不得不退守湘桂边界地区。
幸好北军主将吴佩孚在攻占衡陽后，以部队久战力疲为借口，顿兵不前。并在耒陽与湘军师长赵恒惕秘密谈判，约定从六月十五日起，双方于宝庆至茶陵一线停止交火，才使护法联军有了喘息的机会。
吴佩孚的自动停战，打乱了段祺瑞的进攻部署，加剧了直皖系间的矛盾。
汉口军事会议结束后，曹锟、张怀芝、倪嗣冲于四月二十六日联合电请政府迅速召集新国会。
北京国务院于五月四日通电，否认要以临时参议院代行国会的一切职权。这显然是想让南方的护法，失去正当性。
段在南巡期间，全国掀起了反对中日密约的浪潮。
原来段在任参战督办时，以参战为名和日本洽商借款，名义上是编练参战军，实际是拿日本借款进行个人建军工作，并以一部分作为征南战费和筹备新国会之用。这些交涉不要说冯国璋不知道，连北京外交部也不知道。
一战以前，帝国主义的秘密外交使中国受害甚深。一战期间，日本出兵山东并对华提出“二十一条”要求，双方交涉后，于一九一五年五月秘密签订“民四条约”，日本取得战后继承德国在山东权益的法律依据。
袁世凯帝制失败身亡后，日本对华大举借款，获得诸多经济利益。这期间中日订立的条约、合同及换文等，尤其是与山东问题有关各件，由于未经国会批准也未公布，中国一般称为“中日密约”。对于国人来说，谈及“中日密约”是很敏感的。
“中日密约”问题与当时国际政治及国内派系斗争牵连纠缠，许多外交机密及幕后纠葛鲜为人知，当时报章宣传或捕风捉影，或有心扭曲遮掩，把问题搞得更加复杂。