护国军四川方面的军情，按初定出师计划，是以第一军总司令蔡锷率赵又新、顾品珍两梯团，出永定取泸州为中路主军；以第一梯团长刘云峰率邓泰中、杨蓁两支队，出昭通取叙府为左翼。后来因为贵州宣布独立，复由戴戡以滇黔护国军右翼总司令名义，率黔军熊其勋一团，并由殷承献率华封歌一支队协助，出松坎攻綦江规重庆为右翼。
护国军左翼第一梯团所部两支队于民国4年先发，5年1月16日已行抵滇川接壤的新阳地方，该处及燕子坡、黄坡耳、捧印村等地，已有袁军川军防守，17日进至燕子坡，袁军凭山列阵，一支队仰攻，二支队绕道许堰突击袁军后路，袁军不支弃山逃遁，护国军乘此胜追击，势如破竹，由黄坡耳、凤来场直至捧印村俱被占领。18日完全占领横江。19日第一支队踞金沙江右岸，以大炮牵制敌军，第二支队经罗东渡江，由山后猛击，支队长杨蓁率敢死士冲锋猛进，20日晨，渡江追击，袁军弃柏村溪退踞叙州，护国军进至柏树溪，守叙袁军望风哗溃，护国军遂于21日占领叙城。袁世凯闻耗大震，下令褫伍祥祯为川南镇守使，责令带罪立功。四川将军陈宦调兵分四路反攻叙州：一命伍祥祯率所部由自流井进攻叙北；一命冯玉祥所部由泸州方面进攻叙东；一命朱登五统汉军（巡防军）由犍为进攻叙西；一由泸州方面分兵一股绕高珙迸扰叙南。1月29日，护国军邓支队二营长马鑫培与自流井大股袁军战于宗场附近之斗牛岩，邓泰中亦于次日率援队驰至，激战两昼夜，袁军顽强抵抗。31日，杨蓁率兵一大排助战，士气大振，冒死冲杀，袁军向自流井溃走。护国军夺获大炮二尊，杀伤敌兵400余人，生擒者数十人，阵地弹壳堆积寸余。护国军乘胜追击，至下午战斗始绝。同日，杨支队营长田钟穀亦与沪州大股袁军战于白沙场，袁军据龙头山，用炮数尊并机关枪十数挺集中扫射，护国军第四连和杨盛民战殁，第三连长凌邦或亦受重伤，其余官兵伤亡亦众，但仍死力抵御。杨蓁率队由宗场赶到，命工兵营向正面及左翼展开攻击。半夜邓队李营亦至，向袁军左翼合力围攻，鏖战三昼夜之久，毙袁军营长一人，连长三人，兵数百人；袁军旅长冯玉祥亦负重创，向南溪溃退。护国军猛力追击，袁军投河溺毙甚多，夺获枪炮子弹无算，俘获百余人。冯军窜至江安马腿子地方，被四川护国军总司令刘存厚所部刘柏心支队拦路截击，冯军仓皇无措，高悬白旗，口称愿降，纷纷抢渡，计沉溺入水及死于枪弹者又几数百人。朱登五所部汉军，分由屏山、牯舌片、凉水井犯叙，俱为护国军所阻。由屏山分兵一部犯柏树溪，复被护国军击退。2月4日晨，袁军复集川军两营、北军六连回攻宗场。4日薄暮，护国军冒雨冲击，袁军奔窜，死百余人，伤者无算，夺取大炮二尊，机关枪一挺，弹药40余驮，驼炮骡五匹。6日晚，袁军一团，陈宦亲军两营，由犍为方面据牛喜场进窥叙城。护国军一小部依险相持，以大部包敌列阵，护国军出其不意四面环击，袁军惊溃，追杀30余里，夺获大炮二尊、枪炮50余船。是役前后剧战七八昼夜，护国军仅一梯团，共有兵五营，三路袁军计二旅数营，护国营以士气勇敢，卒摧大敌。别路袁军见三路既败，亦遂绕道退回泸州，陈宦四路规叙之计遂告失败。
中路总司令部于5年1月14日由昆明出发，前部第三支队长董鸿勋率队于1月26日抵毕节，川军第二师长刘存厚派部下军官二员与董接洽，磋商响应办法，为护国军一入蜀境，佯与刘军对垒，刘军诈败，护国军尾追，迨抵泸州，两军方会合直捣泸城。30日，护国军由赤水河出发，至雪山关与刘军相遇，即照前议于31日抵永宁，2月4日抵纳溪，刘存厚因先有请滇军速行入蜀电，为毕节县知事刘某扣留，转致四川将军陈宦，陈派驻川北军驰至泸州防守，不克依照前计，遂于2日在纳溪宣布独立。2月5日刘师与护国军会师攻泸，刘军由大道进攻蓝田坝之正面，护国军绕道双合场、牛背石、南寿山等处攻击蓝田坝之侧面，战至6日晨7时，袁军大溃，7日，董支队将奇获汇以西蓝田岩、月亮岩等处，交刘军团长陈礼门驻守，率护国军先锋队二营由泰安场渡江，攻击大龙山、罗汉场等处，以拊泸城之背。8日晨，渡江甫行二里许，与袁军相遇。护国军即迎头痛击，冲锋猛进，夺获大龙山。袁军退据山右高地。二营副长董鸿铨率兵绕道攻之，袁军败退入罗汉场。9日进攻罗汉场，午后5时，袁军不支退走，并占领小市，9日复占据五峰顶，泸城指日可下。不料守泸袁军潜师渡江，来击月亮岩，守军猝不及防，相率退却，刘军团长陈礼门愤极自戕。时赵钟奇梯团长抵纳溪，闻报即率所部警卫连及机关枪往援蓝田坝。10日晨，偕刘军工兵二营进规月亮岩，刘军忽退却，护国军亦遂退回纳溪。刘军退向江安。董支队闻月亮岩、蓝田坝失守，因亦回兵为恢复计。12日黎明即开始攻击蓝田坝、月亮岩等处，敌人倾巢渡江抵抗，相持一日，护国军以众寡悬殊，遂于是晚退扎纳溪边界30里，袁军亦不敢相逼。13日晚，何支队抵纳溪。14日两支队合攻双合场，营副长董鸿铨扶创挥兵猛进，袁军大败，护国军追至小河，敌人落荒渡河。20、21等日，从双合场对袁军右翼猛攻。22日向棉花埂侧背攻击，23、24等日则改攻为守，以期徐复劳顿。护国军高级军官总参谋长罗佩金，梯团长赵又新、顾品珍皆日日亲上火线督战；蔡锷亦于23日由永宁驰赴纳溪前敌指挥，躬督军阵，挥刀调炮，与士卒共甘苦。28日护国军以金、马两营至，复开始攻击，以朱德、金汉鼎及某三支队攻击袁军之侧面为主攻；以王秉钧、禄国藩两支队攻击敌之正面为助攻。战线左至大江边，右至永宁河，绵亘20余里。袁军凭险设防，散兵壕有多至三线者。护国军肉搏战壕，数次未下；而左翼军又于3月2日失陷叙府。左翼既失利，中路因休养兵力，重整建制，亦于6日夜半陆续整队离去纳城；总司令行营移住大舟驿；第二梯团移住大舟驿前方30余里之下层圃，为坚固阵地以防御溪本道；金支队移住白节滩打鼓场，由罗佩金指挥；何支队刘军舒支队移住古宋方面，扼守叙州、江安，并相机援叙；朱支队则重新整顿以待后军。
护国军讨袁一役，完全可以证明胜利不是仅凭借兵力、财力和武器，只要正义在我，师直为壮，就会获得最后胜利。蔡锷的军队，食无隔宿之粮，衣不蔽休，唯赖蔡四处驰电告贷，向地方人民高息借贷，过一天算一天，这种战争照现代眼光来看根本就不能打，可是蔡等护国元勋却打得非常出色。
当袁军大举入川后，两军对峙，战线长达200里，护国军以预备队可以调用的兵力有限，又不敷分配，蔡面对这种恶劣形势，只好退出泸州，在纳溪与袁军隔江相对。袁军熊祥生旅首先回到泸州，2月21日袁破格封熊为二等男爵以资鼓励。从2月下旬到3月初旬，护国军和袁国进行了29天的激烈战半，袁军张敬尧的九千兵被护国军打得只剩了五千兵，吓得袁军躲在战壕里不敢出击。护国军因为饷械兵力都极有限，也不敢过分消耗，因此只能“多张疑兵，以分敌势。俟有隙可乘，然后分头击破之”（蔡给唐的电报所叙）。
护国军退出泸州后，军火更形缺乏，全军只剩下200发炮弹，蔡急电唐继尧，请速接济3000颗炮弹，每枝枪加发300颗子弹，以应前线急需。可是云南方面无力接济。不久袁军的补充部队第八师王汝贤一旅开到，形势更见危急，蔡给唐的电报说：“敌能更番休息，我则夜以继日，敌能源源增加，我则后顾难继。”
3月7日，川军刘存厚首先不支溃退，护国军全线都受到影响，而蔡仍咬紧牙关主张坚守阵地，但是罗佩金、刘存厚等都认为兵士疲困，弹尽粮绝，无法坚守，终于只好挥泪退出纳溪。
袁军冯玉祥旅首先攻入纳溪。冯玉祥本想把他的部队撤到陕西去，可是还没有行动，恰遇熊祥生旅夺到了泸州，于是他这旅由内江开到前线，正赶上护国军退出纳溪，他就乘机攻入。
3月7日袁又破格封冯玉祥为三等男爵，策令中称赞冯是：“忠勇奋发，极堪嘉奖。”同日，张敬尧得授勋三位加陆军上将衔，旅长熊祥生、吴佩孚、吴新田都晋级陆军中将，熊祥生部团长刘湘也得到勋五位和陆军少将。
这个时期可算是护国军最黯淡的一个时期，与袁军攻占纳溪的同时，护国军右翼军退出了綦江，广西方面龙觐光军攻占剥隘，湖南方面袁军周文炳师于3月13日攻占麻阳。
袁这时收到的尽是捷报，最使他兴奋的，是川军统领杨起元从宁远来电称：2月13日他率部偷渡金沙江，夜袭摩鱼鲊，已由江驿过江进抵芝麻口。袁发表命令盛赞他：“出奇制胜，深入滇境，占领要隘，骁勇绝伦。”授他勋五位。
这是洪宪称帝后，袁最得意时期，也可说是袁回光反照时期。
袁军捷报频传，袁皇帝的情绪为之一振，为了鼓励前方士气，袁政府采办了大批咸牛肉、咸猪肉、罐头食品、绍兴酒、彩缎、贡绸、金银用具、时钟、衣帽、刀剑、古玩字画、碑贴、相片、磁器等运往前线，分别慰劳将士，对立功将领给以一等至五等荣光宝星勋章，得到勋章的人每年可以领到年俸3000元、2000元、1000元、500元、250元不等。同时发行洪宪元年六厘内国公债以充战费。
护国军退出纳溪后，袁军并没有勇气进行追击，因此护国军只经过了十天的整顿，又于3月17日开始反攻。只在几天以内，护国军便势如破竹地收复了江安、南川、纳溪、彭水、綦江等县。张敬尧抱头鼠窜地逃回泸州，张是袁称帝时代的死党，替袁最卖力气，而蹂躏人民最凶恶的正是他的第七师。蔡锷曾写信谴责张敬尧说：“帝制未成，先屠百姓，何以为国？足下媚兹一人，已属罪不容死，况复虐我同胞，人将不食尔肉”
蔡锷还有公开通电，描绘袁军的种种暴行：
电一：（上略）逆军数千据油罗坪，经我军连日痛击，渐次溃散，余均伏匿不出。七号夜半，突有油罗坪多数百姓，纷纷渡河，团首保正亦在其中，据其口述：北军占油罗坪后，于昨午十二时大肆掳掠，装运财物二十七船，每船能容百人，经三溪向綦江方面进发。又该逆军大肆奸淫，妇女扑水死者数十人。查油罗坪为四川天险，四周壁立，中现平原，周围八九十公里。前经张献忠之乱未遭蹂躏。自前月起，綦江富户大都迁徙入内，计其财物不下数百万。乃逆军形同盗贼，任意掳掠奸淫，应请将其罪状宣布全国等语。查此次我军所到之地，凡其中人民惨遭逆军种种蹂躏者，莫不泣诉军前，研讯所获俘虏，亦供认不讳，且擒逆军各官长，在其身上搜出袁逆伪谕，纵肆淫掠，证据确凿，现值军事孔亟，未可逐一揭布，先请将此通电中外，使众周知等语。逆状如是，人道安在？凡我国民，应当怒发冲冠，速起而诛此獠也。（下略）
电二：（上略）逆军在川，奸淫掳掠，无恶不作，举其所目睹者而言，逆军败后，其散兵壕内，民间被褥、媛女衣袴，狼藉满地。其遗弃尸骸，戒指、手镯辉煌满手。非男非女，怪状难名。每至回攻紧急，或溃退时，纵火毁烧民房几成定例。旬日以来，牛背石、双合场及纳溪附郭各处，焚烧民房殆近千家。有时发见伪示，尚谓滇军纵火，贻害百姓，乞请专款赈恤等语。横暴之极，济以贪骗，人民身亲目睹，衔之刺骨。故逆军所至，迁徙一空。其步哨溃兵，常被人民挺击，舁送本军。口操北音之人，非十以上不敢径行乡镇。我军所至，人民舞蹈欢迎，逃匿妇孺相率还家，市廛贸易骤盛。甚至火线以内，常有人民携馌馈食。各属野老村妪，大率彻夜讽经，祝滇军之战胜。故俘虏供词曰：天时、地利、人和都为滇军占尽，北军万无全胜之理等语。天厌凶德，人心大去，理无不亡。特电奉闻，乞为广布。（下略）