前期西北边防军隶属于皖系，其首领是徐树铮。
1917年，北洋政府向德国宣战，中国正式加入第一次世界大战。
日本为了支持中国加入欧洲战事，特地给予了北洋政府一笔参战贷款，用于购买武器参加战事。
北洋政府的总统冯国璋便拿着这笔钱在国外购买了一批军火，在秦皇岛上岸，准备以此扩出一支参战军。
徐树铮得知了这批军火的消息后，敏锐地感觉到这是一个机会，便暗中联系在日本士官学校时一起学习的同学——奉系的红人杨宇霆，又通过此人与奉系的老大张作霖取得了联系。
张作霖当时虽然有三个师的奉军，但装备不足，大部分还是旧式装备，正愁没装备。便与小扇子（徐树铮在北洋的外号）一拍即合联手劫走了这批军火。
徐树铮是皖系的两大台柱之一，曲同丰也是段祺瑞的爱将，好比颜良文丑之于袁绍。
有的文献中经常将安福国会的建立者等同于徐树铮，而把直皖战争中与直军交战的皖军等同于西北边防军，可见徐部与曲部对于段祺瑞的重要性。
这从张一麐的《秘史》内称“曲为段氏最识拔之弟子，宠遇不亚于小徐，今乃倒戈相向，宜段军之全体溃败，无可收拾也”，即可反映当时西线曲同丰部战败对于皖系战局的毁灭性影响；对于小扇子，张写到，“徐树铮当战争失利时，即逃回北京，或居六国饭店，或往某国人家，行踪诡秘，令人无从捉摸云。”两个主力战将或降或遁，这就是缺乏战事锻炼的皖军实力。
就这样，当时震惊华北的“秦皇岛劫械案”发生了。
以这批精锐的装备为基础，张作霖成立了关外奉军共六个旅的军队，张作霖本人任总司令，立下大功的小扇子任副司令，牵线搭桥的杨宇霆为参谋长，设总部在天津。
劫械案之前，除了利用奉军夺走直系购买的军火，徐树铮根本没想好善后怎么办，分家这件事虽然伤和气，但是理应在截货之前就想好，弄到最后还伤了皖系和奉系的和气，“亲兄弟还要明算账”，更何况是没有血缘关系的一般军阀合作者，这样既得罪了直系，又得罪了奉系，最后不打你打谁？
斗米恩升米仇，你如果一开始说好了自己要三个旅的装备，给奉军留三个旅的份，张雨亭记你的好；现在是名义上都归奉军了，结果你拉走一半，还抢了人家的粮食、制服，张作霖只会恨死你。这样的做法还留了后路。
就像跟别人一起吃东西，不要太没出息，把别人的也吃掉不少，实心眼黑地吃，看似现在得利了，实际上断了人脉——一人一半正好谁也不吃亏，而且送了人情。自己不吃亏前提下给别人一点好处，以后不会堵死再合作的路，徐树铮过瘾了，以后两头结梁子，那时就是孤家寡人了。
直皖战争时奉系就在后面捅刀子，加速了徐树铮-段祺瑞皖系的灭亡。
这里顺便讨论一下他们为什么敢于劫直系的军火。单靠皖系劫，即便成功了，直系也可以马上拉拢住奉系在滦州到北京之间关门打狗，一举干掉皖系，但是拉奉系入伙之后，冯国璋就要考虑是否要因为一笔军火贸然同奉系交恶乃至交战，所以主力在南方打湖南的直军就吃了哑巴亏，不仅养肥了奉系，给皖系配了枪，还把段祺瑞扶上国务总理的位置。奉系又为什么想要得罪直系呢？显然不是。
只是因为直奉两系作为北洋中的两大实力派，所以不敢贸然对磕，而且在短期之内看，吴佩孚的主力在南方，而曹锟这个“保定王”对于段祺瑞和冯国璋摇摆不定，使得冯国璋没有把握能拿下段氏。
也就是说，在上一篇中笔者所提到的直系内部的不稳定给了段祺瑞投机的窗口。（从直皖战争说起：北洋三系的基本架构），而奉系内部则逐渐形成了“再军阀化”的集权体制，这就稳住了张作霖的权势，所以相对于冯国璋，张作霖的活动自由要大得多，奉军也就能更多的出击。
借助于奉军入关和在秦皇岛劫走的武器，小扇子终于有了属于自己的武装，西北边防军就这样成立了。
西北边防军名义上有五个混成旅(在北洋时代，一个混成旅差不多5000人左右)。混成旅，是由步兵、骑兵、炮兵、工兵等各种兵混合编成的独立旅。民国时期军队中常常有此编制。一个混成旅通常约有4000多人。属于综合型部队，特殊时期的特殊编制类型。
第一混成旅驻扎在洛阳，以宋邦翰为旅长；第二混成旅驻扎在廊坊，以宋子扬为旅长；第三混成旅，驻扎在张家口，后又调往库伦以褚其祥为旅长；第四混成旅驻扎洛阳，以张鼎勋为旅长；第五混成旅实际上只有一个团的新兵的空架子，以如李如璋为旅长。而后在直皖战争中我们可以看到，这些混成旅最后都脱离了自身的驻防地，而是收缩集中到北京为中心的京奉线和京汉线一带。说明他们的兵力根本不足以扼守防区——洛阳、张家口。特别是京奉线皖军溃败后欲向蒙疆逃亡，但遭到察哈尔都统王廷祯、绥远都统蔡成勋的拦截。察哈尔省治就在张北，而洛阳是吴佩孚的老巢，这两地一共部署了西北边防军四个满建制旅中的三个旅，可见段军也有押直抗奉的企图。而且为了防止直系报复自己，特意在洛阳放了两个旅。
西北边防军编制非常特别，所有骑炮工编制一律较普通军队增加半数。比如一般部队每连有126人，而西北边防军则达到了惊人的268人。职务的名称也与众不同，如军需官，西北边防军中称司需官，副官称佐事。
西北边防军作为皖系的绝对主力，其编制很膨胀并不稀奇，因为在此之前皖系根本没有什么兵，现在好不容易有了自己的枪，他自然会大大加强，就好比饿了很多天的人，给他一筐馒头，他迟到胃胀都嫌少。
这种超编制的臃肿情况恰恰反映了皖系直属兵力的匮乏。而且徐树铮在训练时特别强调汽车驾驶并编入飞机等先进设备，都是为了以一敌十，增强战斗力，从而克服对直系和奉系的对抗能力。
加派日本军官，提高混成旅军官素质，都是如此。除了对军官素质的重视，士兵的素质也没有被小扇子落下，士兵需每天练习体操刺杀，负重奔跑等项目，这些项目军官也必须参加，而且要求更为严格。
1920年7月29日大总统徐世昌下令通缉徐树铮，并撤销徐西北筹边使等官职，并解散了已经名存实亡的西北边防军。
徐树铮西北边防军编制序列如下：
西北边防军总司令徐树铮
第1师师长曲同丰
第2师师长郭坚
第3师师长樊钟秀
第1混成旅旅长宋邦翰，被张作霖缴械。
第2混成旅旅长宋子扬，张作霖将其追击到三河县，最终缴械。
第3混成旅旅长褚其祥，在外蒙作战消耗殆尽。
第4混成旅旅长张鼎勋，被张作霖缴械。
第5混成旅旅长李如璋，未装备秦皇岛武器。
由此可见秦皇岛劫械中被徐树铮分走的那几份武器，除了战殁的第三混成旅的装备，最后都还是被张作霖拿走。嘴巴凶得很，但是没有什么实力，最后被暴打的还是皖系。
