中原大战后，石友三占据了河北南部、河南北部30余县的地盘，自行委任县长，就地筹饷，俨然成为一方诸侯，但他的野心远不止此。 蒋介石在击败冯玉祥、阎锡山等军阀后，宣布取消了名存实亡的“编遣委员会”。西北军、晋绥军的改编，老蒋全权交给了在东北军入关后，坐镇北平主持华北军政的张学良。 石友三的实力损失不大，他在投蒋后又反蒋，曾隔江炮击过南京，老蒋对他很是仇视。石友三不敢再去投蒋，利用他是东北人的关系，主动交好张学良，以期获得地盘和军饷。 1930年12月，石友三派亲信毕广垣去北平设立办事处，负责对张学良及东北军的联络。石友三本人随后也去求见张学良，经过讨价还价后，张学良同意石友三部保留六个师的编制。 石友三返回驻地顺德后不久，张学良派戢翼翘、富占魁来到石军驻地，进行点编，将石部共编为“甲种师二师、乙种师四师、骑兵一旅及特务团、炮兵团、工兵团、铁甲车大队，共约六万四千余人”。 对此，石友三大为不满，认为给他的六个师应该都是甲种师。不得不说，石友三的胃口实在是太大了，以石友三的杂牌出身及老蒋对他的痛恨，张学良能给他核定六个师的编制，已然是颇为照顾了。 对于未能谋得省主席的职务，石友三也是大为不满，他多次派人去到北平交涉，也去电南京索要。 张学良让参谋长戢翼翘负责处理，老蒋也派张群到北平探问情况。戢翼翘对张群说：“河南、河北肯定不能给石友三。绥远省主席是李培基，但部队由傅作义掌握，石友三若去绥远，傅作义这一关就过不去。” 张群说：“石友三靠不住，若不满足愿望，恐怕会生变。” 戢翼翘说：“石友三本来就控制了三十多个县，干脆再从河南划给他十几个县，让他尝点甜头。” 张群说：“这怎么可能，刘峙绝对不会答应。” 未能获取一省地盘的石友三，反叛之心渐起，他到处联络西北军、晋绥军将领，试图建立一个联盟。首先响应的是孙殿英，他给石友三发去密电表示：“兄与弟生死与共，弟胜即是兄胜，兄败即是弟败，荣辱所关全赖我弟擘画。” 石友三在顺德召开秘密会议，北方杂牌将领多派代表参加。但会后不久，这些将领却突然冷淡下来。 原来，西北军、晋绥军将领，大都对中原大战的失败不服，主张的是联合反蒋，不主张和张学良交恶，因为东北军入关时，中原大战已告尾声，接受地盘采取的是和平手段，和西北军、晋绥军并无战场上的厮杀。 但石友三的出发点则完全是为了抢地盘，他主张北上打东北军，占据平津地区，结果自然是应者寥寥。。 老蒋得知石友三有异动后，趁张学良赴南京出席会议之机，极力拉拢，在张学良回北平时，老蒋带着一众大员去机场送行。张学良到北平后，为了对付石友三，从关外抽调六万多东北军主力入关。 东北军的调动，引起了石友三的恐慌，他为了防止泄密，竟把张学良派来的代表张云责给活埋了。石友三这类事，可没少干。 这时，张学良的堂弟张学成来到顺德，向石友三说了三个消息，一是，张学良患了严重的伤寒，已病死在协和医院，暂时秘不发丧；二是，东北军军心动荡，无心作战；三是，东北军将领于学忠，已接到吴佩孚的指示，有倒戈之意。 三个消息，没有一个真实的，但石友三却信了大半，召集亲信部署北上作战计划。 在会上，刚从北平回来的毕广垣说：“张学良没有病死，这么大的事，怎么可能无人知晓。” 石友三不以为然的说：“管他是病重还是不治，打了再说。” 毕广垣劝道：“张学良对我们不错，去打东北军道义上说不过去。再者，你联络的那些将领，我看都是坐观成败之徒，真打起来我们就成孤军了。” 石友三大怒，出言斥责毕广垣。傍晚，石友三疑心大起，派卫兵去 “请”毕广垣。毕广垣到了门口，只见十几个卫兵持枪杀气腾腾的站着，进入内室后，石友三一脸怒气。 毕广垣知道这是石友三要对他下毒手，以其狠辣的手段，大概率是被活埋。求生欲之下，毕广垣当即跪下，声泪俱下的说：“白天会上所说，言语不当，但是我出于替你考虑。你既决定打张学良，我定然服从。” 一旁的黄风姿（石友三的姨太太）见状，劝解说：“毕七哥向来忠心，都是自家人，有事好商量。” 石友三脸上阴晴不定，盯着毕广垣看了一会后，突然拉起毕广垣，笑着说：“闹着玩呢，我怎么会杀你呢。” 汪精卫、陈济棠为首的广东反蒋派，派人联络石友三，委以第五集团军总司令，石友三索要三百万军费，广东方面清楚石友三的为人，担心被放了鸽子，只汇去了六十万，承诺只要起兵反蒋，剩余款项马上汇出。 7月18日，石友三在顺德宣布就任第五集团军总司令，但他却并未南下打蒋，而是通电“讨张”，拿着广东给的军费，去打东北军了。 石友三起兵后，所期待的响应却一个没有，连之前颇为积极的孙殿英都打了退堂鼓。速战不利的石友三，在东北军、蒋军、晋军商震部的夹击下，很快就被击败了。 7月31日，兵败的石友三逃往山东，托庇于昔日西北军同僚韩复榘的屋檐下，他的七万大军土崩瓦解。石友三的这次倒戈，造成了深远的影响。
