北军为掩护部队后撤，以一部兵力扼守要地黄土岭。
四月二十五日，湘粤军与扼守黄土岭之敌展开激战。赵恒惕命刘建藩部攻敌左翼，湘军第一师第二旅和马济粤军一部攻敌右翼。
同时，逼近醴陵的第一师第一旅也举旗南下，回击黄土岭。
二十七日，湘粤军发起总攻，据守黄土岭之张宗昌第六旅及李传业安武军拼死抵抗。赵恒惕亲临督战，指挥湘军从正面连续突击。
北军终于不支，遂放弃黄土岭，分别逃向萍乡、浏陽和株洲。
湘军乘势猛追，连克醴陵、株洲，前锋距长沙省城仅数十里。
经此一战，北军左路军几乎军覆没，施从滨师仅剩七百余人，张宗昌混成旅仅剩两营，李传业安武军也死伤过半，损失槍炮子弹不计其数。
张怀芝只身逃回汉口，向攻湘军总司令曹锟诉说因张敬尧不出兵救援，致遭失败，为自己开脱。
湘军反击获胜后，刘建藩率部直扑株洲。在龙头铺遭北军伏击，指挥队伍登山作战，过徐家桥时，人拥桥断，刘建藩不幸坠河殉难，时年三十一岁。
护法军政.府为纪念他的功勋，追赠他为陆军中将，后国葬于长沙岳麓山，墓门题有四个大字一一护国元勋。
张敬尧闻左翼兵败，一面急调进攻宝庆之田树勋旅退保长沙，一面令正在宁乡“清乡”的李奎元第十一师和奉军一部前往株洲阻击湘军。同时，令已于四月二十一日攻占衡陽的吴佩孚部向江东攻击，威胁湘东护法军之后路。
这时，湘军因遽失勇将，又有腹背受敌之虞，赵恒惕遂下令放弃株洲、醴陵，留李仲麟部在茶陵担任警戒，主力撤往酃县和永兴。
北军乘势逼进，田树勋旅再次攻陷宝庆，吴佩孚部连陷安仁、攸县及耒陽。至此，湖南大部又为北军所占。护法联军部退守湘桂边界地区。
湘东反击战是护法战争中一次最出色的作战。湘军将领在岳陽失守，桂军南撤，北军气势逼人的情况下，不畏强敌。决心联合粤军，坚持实行反击作战，并能冷静地分析敌情，决定集中兵力，打敌比较薄弱之一路，这一决策无疑是正确的。
此外，在战法上，汲取了前次作战失利的教训，由单纯防御改为主动进攻。在统一指挥下，对正在运动之敌实施多路突击，攻其不备，出奇制胜。首战获捷后，又乘胜追击，不给敌人以喘息时机，从而取得了歼敌万人的重大胜利，其战斗精神和指挥艺术都是值得肯定的。
张怀芝很可笑，在湘东大败后，他便张皇失措地由萍乡退往樟树镇，又由樟树镇退到汉口。他宣称旧病复发，又称山东地方土匪猖獗，必需赶回去。他打电报给段，保举徐树铮率领奉军接防湘东，出任第二路司令。徐树铮志不在前线，坚决不就。他又保举张敬尧或是陈光远，甚至由曹锟一人身兼一二两路司令。
他的求去有两个原因，第一是在前线打仗没有把握，第二是怕他的老窠被别人抢去。因为他离开山东后，便由第五师师长张树元护理山东督军。北洋系的惯例是护理就能扶正，张树元自然不愿意张怀芝再回任。
本想通过征湘给自己赚些资本，没想到仗打得不好，损兵折将，弄不好得不偿失，把老本赔掉。张怀芝此刻是身在前线心在山东，恨不得立刻插翅回鲁。
段祺瑞觉得在这个时候前线易帅很没有面子，同时也找不出适当的人来接替第二路司令。
段当然知道张怀芝急于回鲁的想法，便以国务院名义给出一个郑重承诺：“鲁督决不易人”。同时保证如果第二路兵力不敷时，可以继续派兵增援，要求张立即由汉口前往江西主持军事。
湘东反击战的胜利对湖南的整个战局意义重大。自从湘东一战之后，北军不敢深入，南军也不敢反攻，湖南战场上突然由热战相对平静了下来。
北军和护法军在湖南还有一个战场在湘西。
广东护法军政.府成立后，湘西辰沅道尹张学济即派人赴广州谒见孙中山，表示愿意响应护法。孙中山遂任命张为湘西护法军总司令。
张学济：（1873—1920），字容川，湖南省芷江县人，少时入乡学。一九八四年以秀才选拔贡生。光绪二十三年（1897）进士。
时中国在甲午战争中败于日本，清廷政治腐败，他认识到只有改造国家，才能图存，遂辍仕途，立志革命。
光绪二十八年（1902年），由熊希龄荐举东渡日本，入日本陆军士官学校，学习陆军。期间结识孙中山，一九零五年加入同盟会。回国后任广东盐行局局长，旋在上海组织广艺书局，做为秘密革命机关。又在汉口设《大江日报》，参与孙中山领导的革命活动。
武昌起义后，胡瑛任山东都督，他任参谋长兼第一混成旅旅长。
辛亥革命后，任湖南检察使，后被袁世凯解职。
参加“二次革命”，失败后汤芗铭督湘，大捕党人，张被迫走两广、云贵，继续进行反袁活动。
蔡锷在云南通电讨袁，组成护国军，张学济受蔡派遣，返回湘西，组织力量讨袁驱汤（汤芗铭）。在乾城（今吉首市）宣布独立，成立湖南临时军政.府，任护国军湘西总司令兼辰沅道尹。随后，进驻沅陵，收编散兵游勇，整顿地方治安。