高级军事将领燕铁木儿，以迎立武宗“圣子”为号召，在大都拘捕异己，公开发难。拥护阿剌吉八的上都军和大都军队之间遂挑开战幕；翌月，阿刺吉八和武宗次子图帖睦尔分别在两都被推戴为大汗。元代汗位之争至此发展到全国性的内战和不惜以暗杀手段来推动骨肉相残的地步。
孙铁木燕铁木儿是元武宗镇守阿勒泰山边地时最宠信的钦察战将床兀儿之子。武宗赴上都即位时，他以宿卫身份随驾南来。泰定帝朝，燕铁木儿不仅直接掌握左卫亲军和由族人组成的钦察卫侍卫亲军，而且以佥枢密院事总环卫事，有权调度保卫京畿的其他宿卫军。所以他能顺利举事，迅速左右大都局势。由武宗带来的漠北旧部子女中，不少人在仁、英两朝受到冷遇。燕铁木儿声称要把帝位夺归海山系，在当时颇有响应者。支持大都最得力的河南行省首脑伯颜（与平宋主帅伯颜不是同一人），就铁心拥戴“吾君（指海山）之子”图帖睦尔，亲自勒兵护送他北上。伯颜不仅献出本省财赋，而且还截留了东南诸省经河南北解的“常赋”，一起供给大都。站在大都一边的还有湖广、江西等省。
公开支持上都的，除辽阳而外还有陕西行省。两都之战开始时，上都方面分兵四路。其中三路分别叩击居庸关、古北口和辽东迁民镇（