燕铁木儿似乎敏锐地看到了这一点。除了分出一部分兵力把守长城各关以外，他把最能作战的主力集中在自己的直接指挥之下，采用迅速转移奔袭的方式，往返转战于最需要增援的那些战略要地。九月初，大都主力先出师居庸关，击败关外的王禅，迫使他稍事后退。三日，辽东军破迁民镇后由东向西挺进。燕铁木儿立即从居庸关星夜赶赴三河、蓟州（今北京市蓟县）一线进行拦截。王禅见大都军主力东去，又整军来攻，于十六日破居庸关。燕① 上都发难稍晚于大都，事未果行而谋先泄。倒剌沙杀诸王秃满、宗正札鲁忽赤阔阔赤等十八人，制止了一场未遂政变。

　　② 《元史》卷三一《明宗纪》；卷一三八《燕铁木儿传》。

　　③ 《元史》卷一三八《燕铁木儿传》。

　　铁木儿闻讯，遂留脱脱木儿屯蓟州堵击辽东军，自率主力西返。二十日，他与王禅先头部队遭遇于榆河流域，遂为争夺横跨榆河的红桥发生激烈的交战，王禅部退至榆林河北。二十二至二十六日凌晨，两军在红桥北面的白浮之野（在今河北昌平东北）日夜激战，王禅指挥失当，连续两夜被燕铁木儿用计惊扰，在黑暗中自相攻斗，又遭到燕铁木儿的掩杀，终于全军溃败。居庸关方面的战事平息。

　　二十六日，上都兵破古北口。燕铁木儿立即乘白浮决胜之威，倍道兼行，在白浮山以东百余里的石槽堵截由古北口西南行的上都军，大获全胜。上都官兵降者万余人，残部北逃，被燕铁木儿前锋逐出古北口。

　　古北口解危前后，在蓟州阻击辽东军的脱脱木儿以兵力单薄战败。二十八日，上都军进据通州（今北京通县），逼近大都。但这支辽东军在通州逗留不进竟长达两天之久，遂使燕铁木儿得以从古北口率师南救，于十一日黄昏赶到通州。辽东军被燕铁木儿奇袭败绩，放弃通州。十月五日，它在后撤到通州东南的枣林获得后续部队增援，又与追军激战至晚，仍败绩，被迫从古北口退至长城以北。燕铁木儿遣偏师尾追未及。

　　取道山西迂回包抄大都的西路军，在燕铁木儿赴援通州同时，于十月一日攻破紫荆关，五日，游骑进逼大都南城。燕铁木儿留下部分军队防卫古北口，自己再次领军昼夜兼程，循北山而西。六日，大都方面月初从通州遣往紫荆关增援的四千精兵赶到良乡南，与上都军激战，忽剌台受创。翌日，燕铁木儿又自率主力趋近良乡，西路上都军闻风溃散，紫荆关复安。从山西分兵南攻冀宁（今山西太原）的湘宁王八剌失里这时已克服该城，但是因为围攻大都的四路军队中已有两路完全溃败，退至古北口外的辽东军这时也已丧尽原先的锐气，湘宁王孤军深入，既难以进一步扩大战果，更不可能直接影响千里之外的大都战局，所以攻占冀宁对上都方面来说至多只是一枝无果之花。十月十一日，退出长城的辽东军经过整顿，再次破古北口南进。燕铁木儿遂由大都领军往迎，在檀州（今北京密云）南与上都军会战，再溃之。至是，上都方面出攻大都的四路军队全部瓦解。

　　随着上都方面的军事行动渐次受挫，驻牧辽东的东道诸王中一部分起先居于观望立场的人，逐渐倒向大都方面。屯防辽东的东路蒙古军元帅府元帅不花帖木儿是燕铁木儿的叔父①，他在策反东道诸王方面应当起了一定的作用。齐王月鲁帖木儿（合撒儿后王）、不花帖木儿聚集的若干左手诸王及其将领，进围上都。这时候上都兵力差不多已完全消耗在分道南攻的战事中，辽王脱脱等勉强整军出城应战，兵败；脱脱被斩杀于阵前，梁王王禅脱遁。倒剌沙被迫奉皇帝宝玺出降（不久即被诛杀），阿剌吉八失踪。

　　两都之战虽然只是蒙古、色目高级贵族集团之间的一场内争，但是由于① 东路蒙古军元帅府于至顺元年（1330）六月改为东路钦察军万户府。据是，则这支驻军或以钦察族人为主干。

　　他们掌握着中央政府和各行省的政治、经济和军事控制权，所以还是把大半个中国拖进了内讧的旋涡。当时各行省的倾向可以分为三个类型。一类如河南、江西、湖广等省，被坚决支持大都的官员或诸王所控制。河南行省平章政事蔑儿乞氏伯颜，十五岁即入藩邸为武宗侍臣。武宗即位后成为政府中枢的军政要员。但他自仁宗朝起就差不多一直外放，所担任的虽然也是行台长官、方面大员等要职，毕竟失去了在朝官“密近天光”的优越地位。燕铁木儿发难大都后，受命南迎图帖睦尔的特使明理董阿道过河南时，以所谋密告伯颜。伯颜当即表示：“此（指图帖睦尔）吾君之子也。吾夙荷武皇恩，委以心膂。今爵位至此，非觊万一为己富贵计，大义所临，曷敢顾望。”明理董阿遂拘执行省平章曲烈、右丞别铁木儿，伯颜“集行属明告以故。于是会计仓廪、府库、谷粟、金帛之数，乘舆供御、牢饩膳羞、徒旅委积、士马刍■供亿之须，以及赏赉犒劳之用，靡不备至。不足，则檄州县募民折输明年田租，及贷商人货资，约倍息以偿。又不足，则邀东南常赋之经河南者，输止之以给其费”（《元史·伯颜传》）。可见大都方面通过伯颜，不仅调动了河南，甚至还调动了东南地区的经济资源来支持对上都的战争。伯颜本人在图帖睦尔赴大都途经河南时，亲自勒兵扈从北行。在此之前，他已以“权署官摄其事”的方式，将亲信安排到各郡县，牢牢控制了河南局势。到九月底、十月初，河南更成为抵拒响应上都的陕西军队东指京畿的重要屏障。湖广行省平章政事高昌王铁木儿补化、镇武昌的威顺王宽彻不花可能早与图帖睦尔有密切交往，所以也在燕铁木儿发难之初即拥护大都。江西行省亦因两平章倾向燕铁木儿而成为大都集团的积极支持者。