此时，大凌河铁桥及沟帮子铁路给水塔被奉军炸毁，不能通行火车，郭松龄被迫改变策略，以主力徒步向奉天进发。另派一旅袭取营口，抄东路侧击奉天。

12月13日，郭军前锋抵达沟帮子，右路军马忠诚旅抵达营口对岸。 12月14日，郭松龄发表《痛告东三省父老书》，宣布张作霖的十大罪状，发布自己治奉的十大方针。

这时，日本人又向郭松龄递交第二次警告书。与此同时，关东军司令官白川义秘密委派大石桥守备队长安河与郭接触谈判，做最后的拉拢。安河提出:“阁下如要进入奉天，必须承认张作霖与日本帝国所缔结的条约，维护日本帝国在满蒙的特殊权利和投资利益，也就是说，必须正视日本帝国在满蒙的优越地位和特殊权利。

如果阁下能答应这些条件，则日本帝国就能立即予阁下以援助，至少亦当促使张作霖下野。”郭松龄答道:“我班师回奉是中国的内政，希望贵国不要干涉。我不懂得什么是日本帝国在满蒙的优越地位和特殊权利。”

安河见拉拢不成就威胁道:“阁下如不承认日本帝国的优势地位和特殊权利，帝国可要对阁下不便了。”郭松龄义愤填膺:“岂有此理!你们日本如果不讲道理硬要干涉中国内政，你们若把我拉到水里，我也要把你们拖进泥里!”

拉拢失败后，日本人开始对郭军的进攻进行干预。 12月14日晨，日本守备队奉白川司令官的命令对渡过辽河开往营口市区的马忠诚旅进行强硬阻挠，迟滞了郭军原定14日对奉军发起总攻的时间。

15日，白川司令官将大石桥、辽阳、奉天、抚顺、铁岭、开原、长春等14个铁路沿线重要城镇划为禁止武装部队进入区域，禁止郭军通过。随后，又假借“护桥”、“换防”的名义，从日本国内和朝鲜紧急调入两个师团，分驻马三家、塔湾、皇姑屯一带，拱卫奉天，一旦奉军危急，便可出动。

兵败后的郭松龄率机要人员和卫队离开新民，向锦州方向撤退。与之同行的夫人韩淑秀顾及到郭松龄的安全，劝郭松龄率卫队骑马先行，尽快离开险地。但郭松龄念及韩淑秀不会骑马，不想扔下患难与共的夫人，就放弃了骑马。

郭松龄等人化装成农民坐着骡车，走出新民县约20里，遭到奉军王永清骑兵旅的追击，卫队战败，郭松龄夫妇藏在农家的菜窖内被搜捕出来。 24日下午，王永清将逮捕郭的消息报告给骑兵旅长穆春，并将郭氏夫妇押解到老达房烧锅院内。

等待奉天的命令。张作霖听到消息后，欣喜若狂，在电话中向穆春说:“把郭鬼子给我送奉天来，我要亲自枪毙他。”放下电话后，想了想，又把电话打过去:“把郭鬼子给我看好，我这边派人去取他，我要亲自审问他为什么反我。”

25日晨，张作霖派出卫队团长高金山去押解郭松龄，但随后不久，张作霖又下达了“将郭氏夫妇就地枪决”的命令。史料记载，杨宇霆担心夜长梦多，张学良会出手相救，便向张作霖进言即杀郭松龄，以绝后患。