另一方面，西北军崛起于较为贫穷的西北，官兵素来过得清苦，被服、粮食、弹药等后勤供应都远不如晋绥军或东北军。在这场中原大战期间，西北军官兵普遍都想打出几个富裕发达的省份作为自己的永久栖身地，试问，谁不想过上更好的生活呢？战事一开始，西北军官兵无不奋勇作战，但现在，反蒋联军已经全面陷入危机，胜利希望渺茫，后劲不足的西北军各部队也陷入弹尽粮绝的处境里，很多西北军将领都打小算盘：失败后怎么办？还回西北么？再去忍受冯玉祥的家长式约束和西北的苦日子？因此，一些手握重兵、拥有很大独立权的西北将领开始不听冯玉祥的命令，在徘徊犹豫中寻找自己的出路。蒋介石立刻投其所好、多方引诱，使得一个接一个的西北军将领叛冯投蒋。甚至在一些战斗中，中央军弄来一堆妓女在阵地前向对面的西北军莺歌燕舞、搔首弄姿，同时又弄来一箱箱大洋和一桌桌烧鸡美酒，结果便使得大批西北军的基层官兵跑来投降。冯玉祥获悉后，既啼笑皆非又悲上心头，无奈地叹息道：“我的西北军什么都不怕，就怕女人和钱。”
九月期间，随着东北军参战，反蒋联军开始土崩瓦解。联军第四方面军司令石友三发出通电，宣布拥护张学良，脱离反蒋阵营。石友三之所以选择投靠跟他没什么交情的张学良，是因为他知道跟着冯玉祥和阎锡山都没什么前途，也不敢再投靠蒋介石，所以投靠实力仅次于蒋介石的张学良。去年蒋冯战争时，石友三叛冯投蒋，随后唐生智反蒋时，石友三又叛蒋，唐生智被打垮后，石友三急忙投靠阎锡山，躲过了蒋介石的惩罚。眼下，石友三看冯玉祥和阎锡山自身难保，再投蒋介石则是自投罗网，因此便来投靠张学良。可以说，石友三这个“倒戈将军”比冯玉祥和阎锡山还会见风使舵。张学良虽然知道石友三不是什么好东西，但为了早日获胜，暂且对他虚与委蛇，封石友三为“东北军第三军军长”，蒋介石也随后表示接受石友三的戴罪立功。
有了石友三做榜样，西北军里的庞炳勋、孙殿英、梁冠英、焦文典、吉鸿昌、葛运隆、孙连仲等人也纷纷如法炮制，有的向张学良投降，有的向蒋介石归顺，但也有部分西北将领坚持气节立场，比如张自忠、宋哲元、刘汝明、赵登禹、刘郁芬等，但已于事无补。冯玉祥已陷入四面楚歌、众叛亲离的境地中，整个西北军也回天无力、摇摇欲坠。
9月17日，中央军第17路军总指挥杨虎城率部攻占洛阳附近的龙门，截断了西北军退回西北的通道，使得西北军彻底陷入了被釜底抽薪的全面绝望境地里。投降张学良或蒋介石的西北军将领前赴后继，呈现一发不可收拾之势，西北军的覆灭已是不可阻挡。杨虎城以前也出身于西北军，但在蒋冯战争中和冯玉祥关系破裂，转而投蒋，并在蒋介石和唐生智的战争里表现出色。出身于西北军的杨虎城此时却成了西北军的掘墓人，冯玉祥也只能仰天叹息。
西北军的全面崩溃已是指日可待，桂军也退缩回广西，蒋介石和中央军已是稳操胜券。但此时，晋绥军实力尚存，东北军则实力大振，成为北方仅存的两大地方派系。蒋介石想早日收兵，转而回江南对付也在日益强盛的“红色军队”，因此打算把北方的军务政务都交给再次“患难见真情”的张学良，下令任命张学良为全国陆海空军副总司令，统领东北、华北、西北。但杨永泰制止住了蒋介石：“主席，这个命令还是晚一点下达吧！”
蒋介石略微不解：“为何？”
杨永泰微微一笑：“西北军已经灭亡在即，反叛联盟土崩瓦解，现在北方，只剩下张学良和阎锡山了。如果阎锡山也垮了，张学良就彻底独霸北方近十个省，东北军会成为比这次的反叛联盟还要强大的潜在对手。”
蒋介石诧异道：“可阎锡山的垮台也是避免不了的，莫非你的意思是保留阎锡山，让张学良和阎锡山在北方互相制约？”
杨永泰摇了摇头：“阎锡山肯定是要垮掉了，即便主席你不让他垮，张学良也会让他垮。但主席你这个时候宣布接受阎锡山的停战通电，那十多万晋绥军和阎锡山的所有地盘就都让张学良轻而易举得到。在这场中原大战中，张学良会成为比主席你更大的赢家。所以，主席你眼下不要宣布接受阎锡山的停战通电，也暂且不任命张学良为副总司令，采取一种既不否认也不承认的态度，默认让张学良和阎锡山互相一对一打去。这样，张学良即便吞了阎锡山和晋绥军的所有地盘，东北军也会大伤元气，自然会在更长的时间内无法威胁中央，才能给主席赢得更多的休养生息的宝贵时间。”
蒋介石感到醍醐灌顶、拨云见日：“言之有理。”
九月底，西北军已经全面崩溃，中央军占领中原地区，并对西北军残余部队穷追猛打。但蒋介石并没有嘉奖张学良，也没有接受阎锡山的和平通电，不制止东北军和晋绥军的单挑，而是采取了模棱两可的含糊态度，默认了张学良通过武力手段抢占阎锡山的地盘，也默许了东北军和晋绥军的单方面战争。
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