就在夏大根和张珏在鄂州会师之际，直沽寨的外海出现了上千艘运输船。在它们的四周则徘徊巡逻着上百艘战舰，其中不是是艨艟巨舰，高高的桅杆上赫然飘着霹雳军北海舰队的战旗。守卫直沽寨的元军不过一个百人队，那里见过这万帆林立景象，百夫长一面派快马向上司报告，一面喝住慌乱成一团的手下，下令坚守城寨。只不过随着船队离岸边越来越近，他再已控制不住内心的恐惧，跳上马匹便往内陆逃去。手下的寨兵见状，也纷纷作鸟兽散，偌大的寨子转瞬间人影全元。
北海舰队此次在司令张宣的带领下主力尽出，为海军陆战军的登陆行动护航。第一批登陆的正是吴青亲领的一个加强师兵力，该师由第二师为基础组建，下辖有二个轻步团，一个重步团、一个骑兵团、一个炮兵团和一个辎重团，共有一万五千人，骡马近万，另有轻重火炮三百余门，这些人员装备塞满了上千运输船。元军的海上力量虽然孱弱，但也有不少火战船和爆破船，一旦袭击成功便会造成重大损失。故自济州岛耽罗港出发以来，张宣一直小心翼翼，一直看到直沽寨，悬着的心才放了下来。
直沽寨被欧阳轩叫作天津，此处自金国建寨一直默默无闻，其港口主要用于运送粮食。当欧阳轩提出在此登陆后，北海舰队派人多次查找，才找寻到这座小寨子。北海舰队发现，直沽寨周边正如欧阳轩所言，水深、滩头面积和潮汐时间都十分适合军队大规模登陆。更关键的是直沽方圆百里内人烟稀少，元军堡寨据点也不多。当忽必烈命太子真金率军前往河东，山东统军将领塔出和搏罗欢率军攻掠两淮，大都周边元军兵力空虚之时，黄大根下达了登陆命令。如果说曹轩、昝万寿、董虎兵出汉中，分别前往河东、河内和陇右是正面痛击元军；东海、南海舰队及第三军控制长江航道是将元军斩为南北两段；那么吴青所率的海军陆战军在直沽寨登陆行动，便是直插蒙元政权的心脏了。
直沽只是个小港，其码头停靠的船只数量有限。为了加快登陆速度，北海舰队开始营造临时码头，又用小船往滩头转运人员物资。按照张宣的命令，务必要在半日内登陆一个营，一日内登陆一个团，第一批陆战部队要在五日内全部上岸。这既是因为要为后续登陆部队腾出空间，也是为了抢在敌人大军赶过来前做好防御准备。吴青本想随先锋营率先登陆，无奈出发前黄大根特别叮嘱其不能以身犯险，其只得与张宣一起呆在“潼川府”号战舰上。潼川府号是崇庆府级战舰的最新改进型，也是北海舰队的旗舰。
在登陆过程中，有数支元军游骑从内陆而来。他们以十人队规模在附近来来回回，少数甚至在滩头阵地的周边徘徊。对于这些敌人，霹雳军并没有理会，如果逼得实在近了就用枪炮驱赶。在折了几名骑兵后，元军游骑不再嚣张，而是停在三里地外。当日傍晚时分，一支千余人的蒙古汉军步兵急急赶到了，他们是直沽寨周边州县的驻屯军。眼见外海万帆林立，海边人头攒动，这些蒙古汉军士兵直接傻了眼，当即驻脚不前。此时率先登陆的一个陆战团已在方圆数里的登陆场构筑了初步的防御阵地。
第三日，大批的元军骑兵赶到了，人数在万人以上，皆一人多马。时值暑日气侯十分炎热，拱卫大都的元军骑兵只有少量在平原，多数在大都城北方和西方的山中或草原地带避暑，离直沽距离在三百里以上，能如此快赶到实属神速。只是他们还是来得晚了。登陆上岸的霹雳军已有一个轻步团和一个重步团，共计五千士兵和近百门火炮。他们以直沽为中心，在海边构建了一个长宽各十余里的登陆场，并构筑了火炮和机枪阵地。这些阵地周围都有壕沟、矮土墙保护，有的地方还布置了拒马桩，撒布了三角铁，阵地最内层还有大车环绕。
明知霹雳军火力凶猛，元军骑兵仍发起了进攻。数轮小规模的试探进攻之后，元军损失了近千人马，只得怏怏退到了数里之外。元军将领知道，如果再强行突击滩头阵地，自己手下的万余骑兵都会交待在这里。吴青此时已登陆上岸，作为资深骑兵将领，他深知骑兵的优势和弱点。为了防止元军骑兵的强突战术，他以火炮和机枪为核心，组织了远以火炮，中距机枪，近程火枪和手雷的三层火力体系。如果元军骑兵突入阵中，还有长矛和火枪上的刺刀对付他们。
稳固了防御之后，吴青并没有下令进军，而是等待后续部队的到来。登陆行动持续了将近一个月，陆战军的四个师才全部登陆上岸，在直沽寨周边形成了一个方圆十余里的屯兵场。吴青仍没有急着进军，而是又等了几日，让各师进行了整训。虽然登陆行动颇为顺利，但从济州岛到直沽寨毕竟距离遥远，海上又风高浪急，战马和士兵旅途疲惫需要恢复。话说此次行程中，由于风暴、触礁和相互碰撞等原因，登陆船队仍沉没了十余艘运输船，损失了数百人马和不少粮草军械弹药。
整备停当后，吴青率领军溯海河而上，向三百里外的大都进发了。陆地上浩浩荡荡的人马绵延近三十里地，拱卫行进队列的是陆战军骑兵师。旁边海河中则是上千艘船只——大部分是粮草辎重运输船，另有二百余艘装备了轻型炮和机枪的小型战船。此前元军已在直沽附近聚集了二万骑兵和三万蒙古汉军，却只敢进行骚扰却不敢进攻。眼见霹雳军拉成长长的队列，便乘势发起突袭，却被霹雳军骑兵和战船火力所阻。趁着骑兵鏖战的时机，霹雳军将火炮架设完成，对着元军骑兵便是一阵猛轰。如此几次之后，吃了大亏的元军也只得徐徐往大都方向退去。
元军在前，霹雳军在后，两军相距二十里地左右，一前一后往大都方向而去。虽然元军马匹数量多，但霹雳军有船只运输辎重，行军速度并不比元军慢多少。吴青之所以不追赶元军，而下令保持每日四十里的行军速度，一方面是因为时值暑热，强行军会过多消耗士兵体力，也会让战马伤病率暴增。另一方面，也是因为即便追上元军，也只能追上并击溃步行的蒙古汉军，蒙古兵骑术精湛又一人多马，霹雳军的骑兵根本追不上。“跑得了和尚跑不了庙”，大都城又不会跑。只要霹雳军推进到大都城下，看他们能逃到那里去
吴青率军往大都城进发，张宣也在留下部分战舰后，率北海舰队主力离开直沽了，他们将前淮东，夺取海州和涟州，承担登陆任务是舰队的陆战团。海州位于淮东与山东交界，地理位置十分重要，而涟州自金末黄河夺淮改道后，扼控着黄河的出海口。拿下两州之后，中小型船只可以通过水路深入淮东淮西，甚至抵达襄阳城下，直捣蒙军占领区的腹地。