北伐军守徐州者为第十军，军长王天培，退出徐州后据云罗山顽抗，当时孙传芳、蒋介石均亲临前线督战。相峙未久，郑俊彦率部增援，王天培部溃败，蒋介石南逃。蒋恼羞成怒，杀王天培以泄愤。李宝璋率部乘胜追击，兵不血刃而攻克蚌埠。孙传芳进驻蚌埠，兵据浦口，两军隔江对阵。张宗昌闻捷报，特赍30万元劳军。蒋介石受挫后，二度辞职赴沪。
孙传芳于旗开得胜之时，自恃将多兵众，贪功心切，又见国民党新军阀之间矛盾重重，蒋、桂分裂，认为有隙可乘，于是一意孤行，决计渡江。其渡江作战之部署，集中于浦口至大河口一线，背水借一，分三路挺进。8月底，首由第一路郑俊彦指挥第十师由浦口强渡，被国民党军舰开炮击退，孙传芳下令再渡。第二路为主力，由刘士林指挥其第十四师、第十一师、上官云相第四师、段承泽第九师、崔锦桂第八师、陆殿臣第十三师在大河口一带强渡，段承泽师首渡占领龙潭车站，其他各师相继过江，但在国民党海军及南岸守军之狙击下，舟覆人溺，伤亡惨重。
在龙潭立足未稳，又被白崇禧、何应钦两部包围。第三路马玉仁指挥张仁奎旅由扬州渡江，袭取镇江，亦失败。在国民党军猛攻下，渡江大军死伤枕藉，溃不成军，自指挥官以次，争先渡江北逃，死的、伤的、被俘的、落水的，兵败如山倒，此役损失4万余人，元气大伤。国民党军乘胜过江北进，夺回蚌埠、徐州。 孙传芳受此重创，仍不死心。
张作霖亦不惜出钱输械，为其打气。孙传芳又招兵买马，力谋补充。张作霖针对国民党军阵势，置奉军主力于京汉铁路对抗冯玉祥，置张宗昌直鲁联军于津浦铁路、置孙传芳所部于鲁西共同对抗蒋介石。1928年春，他奉命任鲁西前线总指挥，设总司令部于济宁。将所部组成三个军：孙传芳以总司令自兼第一军军长，以马葆珩为前敌总指挥；郑俊彦为第二军军长，兼济宁守备司令；李宝璋为第三军军长，兼守备副司令。
孙传芳亲率联军由济宁向金乡、鱼台一带挺进，先后经过两次战役：一次在金乡、鱼台北侧，与孙传芳蒋介石军之贺耀组、夏斗寅、张克瑶等部相遇，激战两日一夜，贺部等被击溃，孙军占领金乡、鱼台、丰县等地；另一次在济宁及其附近，对手为冯玉祥军之孙良诚、方振武、吉鸿昌、石友三等部，双方激战达七八日之久，互有进退，伤亡皆多，陷入胶着状态。
正在这时，津浦铁路战线张宗昌失利，溃退济南，孙传芳后路空虚，不敢恋战，立即收兵撤回济南，形势急转直下。从此，孙传芳即一蹶不振。孙传芳撤回济南之后，将懈兵乏，已无振作南下之望。1928年4月，蒋介石联合阎锡山、冯玉祥，共同举兵北进，发动总 攻。孙传芳及张宗昌率残部过黄河北逃。至此，败局已定，而孙传芳心犹不死，赴京面见张作霖，请允其率兵出关，奋战到底。
孙军从济南北撤后，驻扎在大城、任邱、河间、宝坻一带，他下令开拔东去，将领士兵均不愿出关，议论纷纷，军心涣散。6月4日张作霖在皇姑屯被日本人炸死，孙军退缩在冀东滦州一带，后由阎锡山派人收编，孙传芳逃往沈阳，投奔张学良，寄人篱下，以待时机。 国民党军北伐告成后，派人去沈阳劝说张学良归附。1928年12月29日，张宣布东北“易帜”，接孙传芳在大连时，仍迭次建议张学良固守东北，以图东山再起；至1930年，阎、冯倒蒋，爆发了中原大战，孙传芳又劝张与阎、冯取一致行动。
张不仅不从，反而出兵助蒋。至此，他依奉再起之迷梦彻底破灭。受南京国民政府领导。在此以前，张学良曾多次与孙传芳交换政见，孙传芳意在东北应成一割据形势，以日本为靠山，伺机再度进关，与蒋介石争夺天下。奉系将领杨宇霆亦主张反蒋，于是他曲意与杨捐嫌修好，引为同调，二人过从甚密，意在全力劝导张学良就范。杨自张作霖死后，以前辈自居，目中无张学良，张急欲除之。
1929年1月10日，张命高纪毅杀杨宇霆、常荫槐于督署老虎厅内。孙传芳怕祸及自身，翌晨即潜赴大连引避。 归隐佛堂“九一八事变”后，孙传芳隐居天津，在天津的日本势力土肥原贤二和冈村宁次，便开始拉拢孙传芳加入日本势力。冈村宁次利用同窗关系多次登门造访，动员他出任伪职，而孙传芳作为中国人的良心尚未泯灭，内心还是不愿意当亡国奴，因而严词拒绝。
这个时候，同样居住天津的原皖系国务总理靳云鹏便劝他皈依佛门，借以超脱凡念。 孙传芳便与靳云鹏共同出资，将坐落在天津东南城角草厂庵的清修禅院，改名为天津佛教居士林，由靳云鹏任林长，孙传芳任副林长。在佛教居士中产生了很大的号召力，信徒们辗转相告，陆续参加活动的达三千多人。死于非命1935年11月13日午后，被孙传芳俘虏后处决的施从滨之女施剑翘，隐姓埋名十年终于在孙传芳修建的“居士林”中用勃朗宁手枪三发子弹刺杀了杀父仇人孙传芳。
