擁有了東南半壁江山，孫傳芳得隴望蜀，他一方面開始對上海滲透與蠶食，一方面覬覦北京政權，預謀顛覆奉系控制的段政府，另組「直系中央」。1925年11月，孫傳芳親赴南通拜謁江蘇巨紳張謇，企圖藉助張謇在江南乃至在全國的名望組織臨時政府。張謇喜出望外，盛情款待孫傳芳，兩人為此合影留念。
然而，全國形勢發展之快令這位直系後起之秀始料不及，1926年，南方國民革命軍北伐在即，北方馮玉祥利用奉系郭松齡倒戈之機，新敗奉系直督李景林。面對共同的對手馮玉祥，原與孫傳芳有合作之約的吳佩孚轉而與張作霖二度合作，打亂了孫傳芳控制北京政府的計劃。
1926年7月，北伐戰爭拉開序幕，地處兩湖的吳佩孚成為北伐軍的第一個目標。此時吳佩孚正在南口與馮玉祥對打，加上對北伐軍的輕視，沒有及時南下作戰，直到北伐軍攻占湖南，吳佩孚才匆匆南下，向孫傳芳連發急電，請求支援。尤其吳佩孚退守武漢後，孫傳芳的支援可謂舉足輕重，連北伐軍總司令蔣介石也認為，此時「孫的態度足以影響大局」。
但任憑吳佩孚十萬火急，求援的電報一日數次，孫傳芳卻隔岸觀火，不為所動。他的部下曾提出不同意見：「玉帥（吳佩孚）眼看力不能支，大帥若不出兵相助，恐怕北伐軍會各個擊破。」孫傳芳則不以為然，悠哉游哉地回答：「南軍負隅兩廣，就好像緊緊捲成一團的繩子，用刀來砍砍不斷，如今他們從珠江流域跑到長江流域，就把繩子拉長了，一節一節地剪就容易多了。所以，玉帥那邊就算挺不住，也會使南軍受到創傷，到時我們只需將他們一段一段的剪斷，還能順便撈得兩湖，何樂而不為？」
所以，當蔣介石極力拉攏孫傳芳，從1926年5月到8月，先後派出蔣尊簋、張繼、張群等人對孫傳芳進行遊說時，孫傳芳根本沒把北伐軍放在眼裡，蔣尊簋差點被其部屬盧香亭殺掉，張繼也是備受奚落。只有張群得以與孫傳芳公開討論了和戰問題。
張群與孫傳芳同是日本陸軍士官學校畢業生，雖不是一屆，但通過以前的同學，很容易與孫傳芳搭上線，並在南京會晤，他給孫傳芳提出三種選擇：
一、響應北伐，發兵北攻，那便是功臣；
二、保持中立，不妨礙北伐軍的行動，那便是朋友；
三、反抗北伐，那便是兵戎相見了。
由於孫傳芳對北伐軍實力認識不足，仍認為他的主要敵人是北方的奉系，因此不想與北伐軍敵對，於是表明了「人不犯我，我不犯人」的中立態度。但張群不滿足，非要將孫傳芳拉入北伐軍陣營才肯罷休，可無論他如何動之以情曉之以理，孫傳芳依舊不為所動，情急之下，張群說：「軍人大都爽朗果斷，我看你不像是個軍人，倒像個政客。」
孫傳芳聽後怫然作色，反唇相譏：「我可不是什麼政客，也不會讓我的兒子當政客，我最討厭政客。政客都是些朝三暮四與迎新送舊的妓女無異的下流貨色，我是一個地地道道的軍閥。」張群是新政學系首領，典型的政客，孫傳芳的一番話無異於旁敲側擊的辱罵，令張群面紅耳赤，尷尬異常。
8月上旬，北伐軍一部進入江西，孫傳芳得訊後大驚，立刻認識到蔣介石對他的拉攏，只是防止他和吳佩孚聯手對抗北伐軍，一旦蔣介石打敗吳佩孚，他必然會成為下一個目標。於是，孫傳芳急忙調兵遣將，在江西布防，以備不測。
蔣介石正在準備會攻武漢，生怕孫傳芳出兵援助吳佩孚，立刻發電勸慰孫傳芳，稱：「對於全國軍人，力求團結，共負救國責任，絕不忍為自相殘殺舉動，志同道合，直可聯為一體，豈僅各不相犯而已。兄以蘇、浙、皖、贛、閩五省之治安自任，若能順應革命潮流，以保五省人民之幸福，中正必請於政府，承認兄為五省之總司令。」蔣介石的勸慰，令孫傳芳放鬆了警惕。
8月底，在蔣介石與吳佩孚的汀泗橋會戰中，孫傳芳一日之內收到吳佩孚數封來電，乞求他出兵援助。孫傳芳從吳佩孚的一路潰敗中認識到北伐軍的實力不容小覷，決定派蘇軍第十師援助吳佩孚。恰在此時，孫傳芳在日本陸軍士官學校的同學蔣方震偕丁文江前來拜會，兩人正是受蔣介石之命前來阻止孫傳芳出兵的。結果，兩人一番勸說，孫傳芳放棄援助吳佩孚的打算，致使吳佩孚在汀泗橋會戰中慘敗。
9月初，吳佩孚主力基本被消滅，敗局已定，北伐軍隨即將槍口對準江西，分別由南雄、茶陵、萍鄉三路，向江西進攻。與此同時，蔣介石在上海組織特務委員會，破壞孫傳芳的後方安定。
孫傳芳對此早有準備，他將五省軍隊按地域編為五方面軍，第一方面軍總司令鄧如琢；第二方面軍總司令鄭俊彥；第三方面軍總司令盧香亭，率本部一師及謝鴻勛、周鳳岐各一師，李俊義、楊震東各一混成旅；第四方面軍總司令周蔭人；第五方面軍總司令陳調元。
其中第一方面軍負責到贛西大庾、贛南萍鄉布防；第二方面軍沿南潯路推進；第三方面軍是孫傳芳的主力軍，負責全軍總攻擊，目標是武漢，以盧香亭為援鄂軍總司令，率各部駐守南潯路沿線，以謝鴻勛部出修水、銅鼓進攻贛西北的北伐軍；第五方面軍則由孫傳芳親率至九江和武穴，接受下一步指揮。
9月3日，戰爭首先在贛南拉開序幕。此時孫傳芳仍未將北伐軍放在眼裡，仍將奪取長沙、武漢作為戰略目標，他把聯軍總部設在水上便是準備順水路進入武漢三鎮。因此，戰爭開始後，孫傳芳耀武揚威，不可一世，公開揚言：「北伐軍之所以戰勝吳軍，皆因吳軍除劉玉春一部能打仗外，其他雜牌軍皆烏合之眾，根本不具戰鬥力。而五省聯軍訓練有素，能征善戰，銳不可當，絕對有把握儘快將北伐軍趕回廣東。」
然而，十幾天過去，孫傳芳在江西戰場上連連敗北，到9月中旬，北伐軍除左路李宗仁部尚未入贛，其他兩路均已進入江西腹地，直逼南昌。直到這時，孫傳芳才感到北伐軍並非他想像的那麼簡單。為了贏得時間作出進一步調整，孫傳芳於9月15日向蔣介石致電呼籲「和平」，稱：「傳芳本意，始終不願加入戰爭漩渦，驚擾吾民，但彼軍不諒，業已侵入贛境修水、萍鄉等處，為保境安民計，自當嚴予制止，彼等不退，勢無可避。」
蔣介石豈會上當，於17日復電孫傳芳，要求其先撤援贛之兵，方可談論和平。孫傳芳非但不會撤軍，而且決定親自趕赴前線督戰，此前一直由盧香亭在前線代理指揮作戰。臨行前，孫傳芳對江浙士紳們表示：「北伐軍沒有什麼可怕，吳玉帥的失敗全在於軍隊戰鬥力差，我現在就是要叫他們嘗嘗我們聯軍的厲害，我很快就會率部凱旋，大家等我的好消息吧。」
9月21日，孫傳芳乘招商局的「江新」輪由南京趕赴九江，其總司令部就設在「江新」輪上 。由於第二階段戰事主要圍繞南昌、九江爭奪戰展開，而此前南昌已經失守，孫傳芳22日入贛後，一方面令謝鴻勛率所部第四師及楊震東的第二十四混成旅進攻修水、銅鼓；另一方面令鄧如琢奪回於9月19日被北伐軍占領的南昌，同時令鄭俊彥配合鄧如琢從南北兩個方向夾擊南昌。
在孫傳芳的部署下，9月24日，鄧如琢、鄭俊彥奪回南昌。9月26日，謝鴻勛以楊振東為先鋒，進攻銅鼓、修水，由於國民革命軍的自行撤退，楊振東兵不血刃占領兩城，隨即迎接師長謝鴻勛進城，並在城內大肆慶祝。
卻不料，北伐軍唱的是「空城計」，不僅對孫軍設下了包圍圈，而且在城內留下便衣隊及時與城外部隊聯絡，計劃好裡應外合，瓮中捉鱉。10月1日夜，就在謝鴻勛、楊振東躺在煙榻上大飽口福的時候，忽聞殺聲震天，兩人急忙從煙榻上爬起來向城外逃跑。謝鴻勛在路上被流彈射中，被部下送到上海公濟醫院後搶救無效死亡。
消息傳到「江新」輪上，孫傳芳呆愣半晌，喃喃自語：「為什麼會這樣？為什麼會這樣？」謝鴻勛一向以作戰勇猛剽悍而著稱，為孫傳芳軍中之精華，他的死對孫傳芳打擊甚大，對軍心也頗有影響。
10月10日，吳佩孚主力被滅，北伐軍後方穩定，援軍陸續開到，而孫傳芳的後方卻因浙江省長夏超的公然叛變而軍心不穩。與此同時，五省聯軍內部也是一團糟。陳調元、周鳳岐秘密與北伐軍建立聯繫，拒不服從孫傳芳調遣。盧香亭也與孫傳芳意見不一，孫傳芳主張由兩路軍隊進攻武漢，盧香亭卻對進攻武漢絲毫不感興趣，主張防守為主，所以在每次擊退北伐軍後便回兵整頓休息，流露出厭戰情緒。加上援贛之人大多是江浙人士，在江西作戰自然不願拼命，因此士氣低落。
與此同時，北伐軍入閩後，福建周蔭人幾乎未經什麼大戰便迅速潰敗，連連後退，以致影響江西戰場士氣。
10月底，北伐軍將主力集結於南潯路沿線，以奪取南昌為目標，對孫軍發動了總攻。到11月5日，孫傳芳已先後失德安、馬回嶺、九江，至此，南潯路北段以及長江水道盡失，孫傳芳歸路被截，敗局已定。10月6日，孫傳芳乘坐「決川」號逃回南京。在南昌抵抗北伐軍李宗仁、白崇禧的盧香亭、鄭俊彥部也隨孫傳芳撤退，10月8日，南昌失守，江西戰爭以孫傳芳失敗告終，而福州也在12月上旬被北伐軍占領。
孫傳芳連失贛閩，五省聯軍內部土崩瓦解，令孫傳芳領教了蔣介石的厲害，再也不敢小看北伐軍。他終於看清形勢，知道北洋派必須團結到一起，才有可能擊敗北伐軍。因此，一逃回南京，他便聯繫吳佩孚、段祺瑞到南京開會，想要成立北洋三角聯盟。然而，會議第一天，段祺瑞的代表靳雲鵬在發表講話時，公然責罵吳佩孚發動直皖戰爭，吳佩孚的代表熊炳琦立刻拉下臉反唇相譏，二人唇槍舌劍，罵得不可開交，孫傳芳勸阻不住，只能散會。於是，北洋三角同盟頃刻間化作泡影。
失去了與吳佩孚、段祺瑞的合作不足為惜，畢竟此時北洋軍閥中最具實力的當屬奉系。早在江西戰爭爆發之時，孫傳芳即派楊文愷分別到濟南、天津拜會張宗昌、張作霖，以期與奉系達成諒解。在北有馮玉祥的國民軍虎視眈眈，南有北伐軍銳不可當的情況下，張作霖自然要以大局為重，與孫傳芳冰釋前嫌，表示對過去的事既往不咎。11月14日，張作霖在天津蔡家花園召開會議，北洋各派代表均列席參加，孫傳芳則親自前往面見張作霖。
在與張作霖的會面中，孫傳芳先是深深鞠了一躬，接著充滿歉意地說：「對不起，大帥。」張作霖立即眉開眼笑：「過去的事情，就不要提它了。」接著，張作霖問孫傳芳有多少軍隊，孫傳芳如實相告：「直屬部隊5萬，聯軍20萬。」
張作霖聽後高興得一拍手，誇口他東三省有兵力80萬，加上張宗昌的直魯聯軍不下百萬，並強調：「我們要齊心協力一起干，就是退到哈爾濱，剩下一團人，也要干到底。」
一切談妥，張作霖即在蔡家花園設宴款待孫傳芳，撮過一頓山珍海味後，孫傳芳心滿意足地回到他在天津的住處，途中恰巧碰到一報童，正高聲叫喊：「號外！號外！孫傳芳拜山！」孫傳芳尷尬一笑，事到如今哪還顧得世人如何看待他的所作所為。
11月29日，孫傳芳、張宗昌以直、魯、豫、蘇、皖、贛、浙、閩、陝、晉、察、熱、綏、吉、黑15省區聯名的形式，推舉張作霖為安國軍總司令。12月1日，孫傳芳被任命為安國軍副總司令仍兼蘇皖贛閩浙五省聯軍總司令；張宗昌被任命為安國軍副總司令兼直魯聯軍總司令，楊宇霆為總參謀，大家齊心協力，準備南下「討赤」。