打垮西北军后，在蒋介石看来，已经溃不成军的西北军又派人来输诚，此患已消大部，在华北和中原地带只剩阎锡山一人，阎当然成为下一个被收拾的对象。唐生智叛乱被肃清、石友三叛乱被重新收编后，蒋介石出尔反尔，没有给阎锡山河南省的支配权，却委韩复榘、王金钰分任河南、安徽省主席。
蒋、阎电报战，引起全国各地方实力派和各政治势力的注意，全国势力开始分化成两派，其中中央军全部和东北军、粤军中的大部分将领站在蒋介石一边，而第二、三、四集团军和四川、贵州等地方的实力派则站在阎锡山一边。
1930年2月23日，在阎锡山主导下，第二集团军总司令冯玉祥、第四集团军总司令李宗仁等45名将领发出通电，声讨蒋介石，要求通过党员公投解决党内纠纷，成为此次阎蒋电报战的高潮。
1930年2月24日，汪精卫致电阎锡山，对阎锡山大肆吹捧，改组派也适时做出了响应，表示赞成“党员公投法”，支持进行全体党员投票，以解决“三大”和编遣军队引起的争端，“党员公投法”被改组派接过去，成为一面新的旗帜。1930年3月14日，第二、三、四集团的57名将领，发出了要求蒋介石下野的电报。电报列举蒋介石的罪行主要是：指派和圈点中国国民党三全大会代表3／4，违背孙中山指派先例；对废除不平等条约不力；对孙中山遗教，择其有利于己者而用之，有利国者则弃之；政治腐败，用人惟亲，过于清朝；阳托编遣之名，阴行吞并之实。一心造成以个人为中心之武力；朕即国家，独揽党国大权于一人；以武力为炫耀，有甚于北洋军阀；以自为党，专断独行，民主精神名存实亡；剪除革命信徒，杀害王乐平；对各军挑拨离间，威逼利诱。
3月15日，这57名将领，联名推举阎锡山为中华民国军总司令。4月1日，阎于太原宣誓就职，冯玉祥在潼关，李宗仁在桂平宣誓就职。至此，反蒋联合阵线形成。
反蒋联盟形成后，阎、冯、桂三支力量全线出动，晋绥军编为中华民国军第三方面军，包括107个步兵团、12个骑兵团、13个炮兵团。晋军分为6路大军，分别由孙楚、傅作义、杨效欧、张荫梧、孙殿英、万选才任总指挥。晋军的主战场在山东和豫、皖、苏交界处，主要任务是控制津浦线。津浦线是蒋介石的生命线，控制津浦线可以北进华北，南攻南京，东进胶东半岛，西进陇海铁路。
冯玉祥方面的26万西北军，编为中华民国军第二方面军，鹿钟麟出任前敌总司令，进驻郑州。下辖也是6路大军，分别由孙良诚、庞炳勋、吉鸿昌、宋哲元、孙连仲、张维玺指挥。西北军全线出击，平汉线是此次倒蒋的主战场，西北军成败在此一役。
李宗仁派出10万大军改编为中华民国军第一方面军，黄绍竑任副总司令。桂军决定除留下一些地方保安部队外，全部出动，从衡阳出发，进攻长沙。
与此同时，阎锡山内定张学良为中华民国军副总司令兼第五方面军总指挥，没有给他作战任务，只需保持中立即可，豫北新乡地区的石友三出任第四方面军总指挥兼任山东省主席，发兵于济宁，会攻济南，刘文辉出任第六方面军总指挥，何键为第七方面军总指挥，樊钟秀为第八方面军总指挥。
蒋介石对冯、阎、桂的军队，早有应变的准备。他确定“讨逆剿共，应其二事”，按照“分区清剿”的方针进行。他指出：“阎逆实为祸首，冯逆同为逆魁，其余桂逆等尚属局部之患。”
1930年4月5日，蒋介石主持国民政府会议，下令免去阎锡山本兼各职，同时发布讨伐令，各路诸侯大战蒋介石的中原大战，一触即发。4月8日，蒋介石宣布自兼讨逆军总司令，朱培德任总参谋长。
4月9日，蒋到徐州主持召开军事会议，确定主要的作战目标，部署在徐州以西的陇海战场压倒阎冯联军，一举粉碎其东进和南下的计划，迅速取胜。蒋介石将其投入这场大战的军队编为4个军团：以韩复榘为第一军团总指挥，在山东据守黄河西岸，以阻晋军沿津浦路南下；刘峙为第二军团总指挥，率蒋的嫡系部队，分防徐州、砀山、宿县等处，准备沿陇海路西进；何成浚为第三军团总指挥，集结于平汉路许昌以南地区，牵制西北军主力；陈调元为预备军总指挥，主要据守黄河南岸。
蒋介石经过思考和听取智囊团的分析，对两军态势作了全面分析。他十分清楚，在倒蒋军队中，立场坚定的冯玉祥是关键，在战场上将会不惜一切代价抗争到底；有勇有谋的李宗仁最难打，此人布阵奇巧，作战有序，对李作战，除非战略战术得当，否则将是一场硬仗；阎锡山倒蒋只是为了换取更多的政治和经济利益，决不会以损失实力为代价。
从分析上述三方的态度和关系看，只要打破南北倒蒋联合，倒蒋一方就失去了获胜的可能；只要打垮西北军，津浦线将不战而溃；只要打败冯玉祥、李宗仁，阎锡山就无心再战。因此，蒋介石军事部署的重中之重，是在陇海线，推出嫡系主力参战，务求战而必胜；在津浦线上采取守势，只要苦守到陇海线胜