作战计划拟定后，蒋即驰赴前线，加入右翼军作战。
粤军新攻势开始，桂军在各战线上俱露疲态，侧面后方俱受威胁，士气沮丧，战斗力大减。迫不得已，乃拟将惠州交与李根源，调回林虎、马济以对抗宣布独立的魏邦平和李福林。可是李根源却孤军难支，遭粤军猛击，损失子弹300余箱，团长一名亦被击毙，桂系的滇军陷于极端困境。
10月20日粤军第二军军长许崇智因病请假，由蒋代统其军，声威大震，所向克捷，桂军三四千人弃泰尾焚掠民居向惠州溃退。
10月21日，粤军第二军进至黄麻陂，粤军熊略部占领横沥，邓铿部进至家公岭与和平山的左翼军联络。合围后，粤军乃于22日一举攻克惠州城，桂军向博罗鲤湖退却。江门警卫军和高、雷、钦、廉、琼各处民军四起应援，东江桂军进退失据，广州桂军又陷于被围攻中。这时候的桂系已成强弩之末，只希望能安全离粤就于愿已足了。
10月23日陈炯明召集军事会议于惠州，决定总攻广州计划。以左翼军扫除增城的桂军，向龙门埔前进，进攻广州的西北；以中路军扫除石龙的桂军，沿广九路右方前进，集中龙眼洞，担任东面的攻击；以右翼军扫除东莞的桂军，沿广九路左方前进，攻击广州东南。
广州的桂系坐困釜底，不得已遂于10月24日宣布取销军政府，岑春煊、陆荣廷、林葆怿、温宗尧等通电解除政务总裁职务。
桂系统治广东的局面到此结束，附庸桂系的政客集团也同归消灭。林葆怿本来是随程璧光一同南下护法的，随后受桂系的引诱，投奔桂系，现在桂系崩溃，林葆怿竟通电与北方海军联合。
25日粤军第一军攻克石龙，桂军向增城、东莞退却。
博罗、石龙相继落入粤军之手，广州已无险可守，26日莫荣新率领残军于逃出广州前，发出通电声称把广东交还北京政府，同时取消西南自主，公然向北方投降。林葆怿、沈鸿英也潜逃无踪。
27日粤军进入广州。
在东江的桂军残部由马济率领，绕道北江回桂，全粤遂次第光复。许崇智设军部于广州市内的潮州会馆。
29日孙中山函勉蒋中正，有云：
“我所求者，惟期主义政策与我一致，即我所谓服从我卅年来共和主义，而岂若专制之君主，以言莫予违为得意耶？兄与英士共事最久，亦知我所以待英士矣。……执信忽然殂折，使我如失左右手，计吾党中知兵事而且能肝胆照人者，今已不可多得，惟兄之勇敢诚笃，与执信比，而知兵则又过之。兄性刚而嫉俗过甚，故常龃龆难合，然为党负重大之责任，则勉强牺牲所见，而降格以求，所以为党，非为个人也。”
北方因岑陆等宣布投降，遂颁南北统一之令，孙中山与唐绍仪、伍廷芳、唐继尧正式宣言军政府依然存在，西南护法，非为个人权利，北方如果有谋和诚意，唯有在和会中谋取解决途径。
11月1日陈炯明抵广州。
11月10日孙中山在上海的军政府办事处下令任命陈炯明为广东省长，兼粤军总司令，统一军政，并取消督军名义。这时候因为独断自专的桂系既已完全撤出广东，孙所领导的军政府本拟移驻云南的计划遂告打消，仍迁回广州。
蒋中正这时在粤军中，深感陈炯明处处有私心，因此于11月6日由香港搭轮去上海，行前留书给粤军总司令陈炯明，指责他改变战略。原来陈炯明包藏私心，置西江要地肇庆于不顾，反以中央军派遣北江，名为掩护右翼军回攻四会，事实上右翼军既进至北江，攻克清远，除直上韶关，肃清北江任务外，自不必折回四会，再完成西江任务之理。因此蒋认为陈炯明有私心，乃毅然求去。12日抵上海即晋谒孙中山，报告广东情形，第二天再谒孙中山，这时孙得到粤军第二军军长许崇智的来电，亦愤陈炯明所行所为，欲弃粤来沪。
但是，孙中山认为可以感化陈炯明，同时不应放弃以广东为革命基地的打算。于是25日孙率伍廷芳、唐绍仪由上海动身赴广东，国会议员已至上海的亦相继动身去粤。
25日，粤军攻克肇庆、梧州等地，肃清西江。陆荣廷最初扬言宁失广西，断不失广东，可是现在桂军形势逼迫，唯有全部退出粤境。
桂系既已投靠北京政府，北京方面对陆荣廷不能不加以安置，于是特派陆荣廷督办粤边防务，并任命谭浩明为广西督军。
29日，孙中山和伍廷芳、唐绍仪抵广州，通电重新召开军政府政务会议。以广州观音山旧督署为军政府所在。唐绍仪嫌府址不够壮丽，移住亚洲酒店，伍廷芳兼外交部长驻观音山军政府内，孙则下榻粤秀楼。
军政府恢复后，12月1日发表各部部长，内政部长由孙中山自兼，财政部长唐绍仪，交通部长唐继尧，陆军部长陈炯明，外交部长伍廷芳，司法部长徐谦，参谋部长李烈钧，秘书厅长马君武。唐继尧在云南，不能来粤，因此交通部长由王伯群代理，参谋部长李烈钧率军在外，亦以次长蒋尊簋暂代部务。
国会议员们一再播迁，由穗去沪，由沪去滇，由滇去渝，现在再集于广州，出席议员220余人。
军政府虽然恢复了，实际上势力仅及广东一省，而陈炯明则心怀异志，对革命事业没有信心。
民国以来，孙中山颠沛磨折，所凭借的革命基础虽然薄弱，可是革命的意志，愈战愈强，愈挫愈坚，这种革命魄力和革命抱负，真是古今中外所少见。
一七六、孙中山就任非常大总统
军阀和革命事业中间距离是极大的，这可以从陈炯明身上证明，陈炯明的基本武力是粤军，粤军是孙中山向桂系千方百计争来的，是以广东省长公署警卫军二十营为基础，也可以说是孙一手造成的，孙自然认为这就是革命的基本武力，何况粤军困处粤闽边境时，也是孙一而再，再而三敦促陈炯明回粤赶走桂系。可是陈炯明回粤后，他便忘记了过去一切，他只知道粤军是他个人的武力，广东是他个人的地盘，对于孙和军政府，认为是芒刺在背，是眼中之钉，不仅不把孙中山、国民党和军政府放在眼中，而且还觉得是极大的累赘。
孙中山认为陈炯明把粤军当作私人武力，广东当做私人财产是错误的，粤军应该是革命的军队，广东应该是革命的基地，革命事业不能偏安一隅，应该集中一切人力、财力和物力，从事北伐。
孙中山和陈炯明之间看法和做法既然相差如此之大，因此影响到粤军内部也有革命的一派，和陈炯明不革命的一派。粤军共有两军，陈炯明以广东总司令兼任第一军长，许崇智为第二军军长。军政府改组后，孙改任许崇智为国防第一军军长，另派黄大伟为国防第二军军长，这两军直接由军政府直辖，不受广东总司令的节制。至于陈炯明所指挥的粤军第一军，原辖第一师师长邓铿、第二师师长洪兆麟两师，陈炯明又收编地方派军人魏邦平为第三师师长。这三师完全是陈的私人武力，陈炯明这时兼任陆军总长，可是他从不出席政务会议，只是用广东总司令兼广东省长名义发号施令，根本不理军政府。
孙中山为了扩充革命武力，乃在广东各地设立了不少的招兵机构，这些机构常被陈炯明派兵予以解散。孙为了削减陈炯明的实权，所以划广州为特别市，任命孙科为广州特别市长 ，不受省长管辖。
这期间，孙中山的处境仍是很辛苦，过去南北战争，列强驻中国的外交团曾和中国的南北政府成立协定，提出关税余款百分之十三交付军政府，迨孙接收军政府以后，外交团竟借口军政府权力只及广东一省，不能代表西南，停止这笔拨款。
军政府外交部长伍廷芳曾屡次向驻粤领事团提出抗议，最后一次声称如果不履行协定，军政府将接收海关以资报复，可是列强竟出动了大批炮舰驶白鹅潭示威。
北京方面因为徐世昌是总统名义，所以北京政府就比广州政府在国际上叫得响，因此孙中山忍无可忍，认为南方也必须成立一个名正言顺的政府。
粤军回粤后，蒋中正深感和陈炯明难于相处，所以悄然回甬。10年1月间，戴传贤力劝，蒋出任艰钜，不应远隐高蹈。蒋遂于1月27日动身，过上海赴广州。2月6日抵达广州。晋见了孙中山，孙把计划北伐的打算和蒋商量，并要他和粤军总司令陈炯明、军长许崇智、师长邓铿等共拟办法。蒋认为北伐之前必先解决广西问题，所以起草了援桂计划，使用许崇智的部队，详细拟定前进及攻略目标种种。
在商讨军事行动时，粤军尤其是陈炯明，自有打算，自有私心，蒋和邓铿私交很好，可是发觉邓铿态度消极，每在会议席上，邓因为是陈的直接部下，所以处处规避，而陈炯明则争地、争权、争势，只享权利，不肯尽义务。和陈炯明商量北伐，简直是与虎谋皮。蒋在穗参加了三天的会议，结果是一无所得，会议席上意见又多，各据一词，各执一是，根本不能协调。
2月4日蒋毅然离穗抵香港贻书给邓铿，书曰：
“……今日之局面，止兄任劳任怨之时，而非避嫌避难之日。……粤军今日处于苟安保守地位，如不积极进行，以谋发展，则三二月之后，大势一变，必悔今日准备之不早，迁延之误事也。目前粤军唯一之方针，乃在从速援桂，向外发展，则内部之团结即可坚强，广东之根据，即可巩固。激进一日，即得一日之利益，迟缓一日，即增一日之损失，如果能迅速出发，虽掷数十百万金之饷弹亦不足惜！奈何不计其大，而务其细，不谋其远，而图其近也？”
军阀只计近利，只顾目前，陈炯明之于粤军就是一个鲜明的例子。粤军原来戍守粤闽边境，他并没有奢想能够回到广州，迨回广州后，一切都很舒适，自不愿轻举妄动，劳师远征。所以援桂也好，北伐也好，陈明炯都听不进去，要他派兵、助饷、出械他都舍不得。其实如果陈炯明肯服从孙中山，使粤军成为革命的基本武力，再进而融湘军、滇军、川军、黔军、桂军于一炉，则北伐统一的局面会早在民国10年前后就出现了，中国历史也要完全改变。可惜陈炯明计不及此。
当孙中山接收广州的军政府后，曾下令通缉岑春煊、陆荣廷、莫荣新、杨永泰、李根源及桂系将领多人，并拟乘胜进攻广西，以消灭桂系的残余力量，统一粤桂进而联合西南。但是对广西用兵势必要取得陈炯明的支持，陈炯明则是一千个不肯。他当然不愿意自己出马，率军攻桂，因为一离开广东，就怕广东为他人取得，这是得不偿失的。
孙中山第二个打算是修改政府组织，正式选举总统，可是这个计划在西南各省都受到阻力，因此孙退而求其次，打算在主席总裁的名义上加一个“大元帅”头衔，由自己带兵去打广西。可是陈炯明也不赞成，他怕这样一来，孙将带走一部分粤军，而军费军火还是要靠广东负担，对陈也是有害而无利，因此他亦加以阻挠。
陈为自身打算，倾向联省自治，反对选举总统，反对战争。其部下叶举、洪兆麟等和议员诸辅成派联合起来，甚至以军队不稳消息相要挟。他们的理论是西南各省已树自治旗帜，“护法”二字已经不足以号召，何况旧国会议员在广东的，仅200余人，也距离选举总统的法定人数甚远，不如首先巩固广东省自治，再徐图团结西南，共抗直系。
陈炯明私心只在割据广东，表面上美其言曰保境息民，实际则在与邻省联防自保，充实私人势力，进则把持国事，退则盘据广东。
孙中山曾和陈炯明恳切密谈，他劝陈认清环境，眼光放远，以一个人作比喻，如果心肝五脏都已溃烂，则四肢怎会完好？一个国家如果糜烂，广东一隅岂能保全？至于保境则需依赖军队，养兵以保境则财困民疲，所谓息民岂不是空谈。息民做不到更遑论建设？不能建设，广东一省如何进步？不能进步则是固步自封。所以今天大家应该把眼光放远。从大处着想，皮之不存，毛将焉附！
孙苦口婆心说服陈炯明，然而言之恳切，而陈炯明则听而不闻，置之不理。正如他对唐继尧说的：“中山只是一个大炮”。他有这种观念，孙纵有金玉良言他也听不进了。
孙中山对陈炯明不合作不听命的态度，非常忿怒，忍无可忍，打算削减其军权，或是免除其省长兼职，使其不能继续掌握财权（当时财权在财政厅，受省长管辖，财政总长则有职而无权）。或者解除其陆军总长兼职而以唐继尧继任，可是汪兆铭等劝孙中山投鼠忌器，怕闹得下不了台反而撕破了脸。
孙中山在10年元旦庆典上，就在对军政府同仁训话时，表示护法不能解决问题，希望国会在广东组织政府，对国际间明白昭示，必需北伐以统一中国。因为北京政府既不合法，又不孚民望。
孙的主张传出后，海外华侨、社会贤达、国民党支部都纷纷电请，孙从速选举总统。陈炯明却禁止登载有关赞成选举总统问题的任何报导。
这时，北京政府对国际间强调南方已没有军政府，全国已经统一，因此向四国银行团洽商大借款。
孙中山认为时机迫切，亟应把握时间，免得国际间真的进一步和北京政府勾结，今后革命事业就更加困难了，所以于10年4月4日宴请在广州的国会议员，正式要求国会从速选举总统，如果国会不肯同意，他就一走了之。
4月7日在广州的国会非常会议参众两院联合举行会
议，议员出席220余人，由参议院议长林森主持，首先通过了高镇圭改开非常会议的动议，在非常会议中，讨论周震麟所提的“中华民国政府组织大纲”。接着丁蹇动议续开二读会，照组织大纲原案七条通过。
4月10日广州非常国会依大纲第二条选举大总统，除废票一张和投陈炯明的三票外，孙中山以218票当选非常大总统。同日非常国会通告全国，孙中山当选为非常大总统，文曰：
“外交迫切，内乱迭起，北京政府已自承认非法，取消其伪政府资格，中华民国对内对外，皆不可不成立正式政府，特于本日在广州开国会非常会议，议决中华民国政府组织大纲，并依大纲第二条条文，大总统由国会非常会议选举之，以得过投票总数之半者为当选，于本日选出孙文为中华民国大总统，特此奉闻。”
当非常国会准备选举总统时，4月4日粤军将领举行秘密会议，拟即通电反对总统的选举。陈炯明一方面避免直接出面反对，另一方面却怂恿湖南方面正式反对，正好碰上湖南总司令兼省长赵恒惕对选举非常总统持不同看法，因此湖南就成为反对的主力。8日湖南教育会、农会、工会联名发表庚电，反对选举总统。9日赵恒惕在致广州参众两院的青电中声明不承认非法选出的总统。10日以赵为首的湘军旅长以上军官联名向孙中山陈辞，电云：
“我公尽瘁民国，功高望重，将来合法政府成立，元首一席，定为舆论推崇，此项违法选举，万恳严词拒绝，切勿轻就，以维法纪，而定人心。”
10年5月5日孙中山在广州就任非常大总统，于是军政府撤销。广州市民数十万人，举行盛大而热烈的庆祝会。上午8时由国会议长林森持国会当选证书赴总统府向孙呈递，9时半在国会礼场举行授印典礼，由林森议长担任主席，孙宣誓后，主席以大总统印绶付予孙，然后向孙致词：
“改辙易轨，为求治常经，达变通权，尤匡时急务。同人等鉴于军政府之组织，权责不专，遇事瞻顾，至大乱未平，而国本先涣，乃谋彻底之改造制定中华民国组织大纲，选公为大总统，畀以戡乱建设之全权，期早统一民国，再造共和；妥协邦交，实成法治。谋社会幸福，靳永久和平。民国前途，胥公是