桂系退出廣東時，趙恆惕出任了調人，勸陸榮廷宣佈廣西自治，並願勸陳炯明勿攻廣西，主張兩廣因「志同道合」而永息爭端。10年3月13日陳炯明通電贊成趙的意見，並保證「兩廣一家，不生兵戎」。3月19日陳又以督軍名義（這時西南各省都改督軍為總司令）致電廣西督軍譚浩明，表示願與桂軍「各守邊防，毋相侵犯」。
陳炯明向桂系軍閥表示友好態度時，正是孫中山主張討伐「桂賊」的時候。當孫看到陳炯明那些「友好」電報時，大為光火，氣得摔了一個茶杯，打算不理陳炯明，派遣唐繼堯為「援桂軍總司令」，以滇軍為骨幹，由滇黔進攻廣西，自己則親率一部分效忠的粵軍進攻梧州，和滇軍會師桂林。
桂系本身也有極大的矛盾，以前桂系佔有廣東時，廣西內部相安無事。因為桂系的能幹人物都向外發展，各有局面，各有千秋。現在大家都退回廣西，一個貧瘠而落後的家鄉，怎容納得下這麼多大腳色。於是問題叢生了：軍餉是第一個問題，防區是第二個問題，權力是第三個問題，也是最大的問題。因為權力問題解決，其他問題都可迎刃而解。在桂系中，陸榮廷是頂尖人物，陳炳-、莫榮新、譚浩明都做過督軍，沈鴻英也有做督軍的野心，現在一山藏了這麼多只大老虎，如何安排呢？
形勢上的需要，桂系分成了兩派，一派是武鳴派，以陸榮廷為首；一派是柳州派，以陳炳-為首。兩派表示在這大變局中合則存，分則亡，合的途徑是武鳴派願意幫助柳州派向外發展。一方面向北京政府保薦陳炳-為廣西護軍使；一方面集中1．5萬人在梧州，準備反攻廣東，打下廣東後即將廣東地盤讓給他們。
這當然是如意算盤，老實說如果能反攻廣東，當時桂系也不會退出廣東了。陸榮廷這時的打算是和以前失去廣州的龍濟光一樣，想依賴北京方面的援助，催促北洋派三路出兵「援粵」。這三路是：陳光遠從江西出兵，李厚基從福建出兵，另派海軍南下。
這時代最有趣的名詞便是「援×」，如廣東方面要討伐廣西，就組織援桂軍，廣西方面要進攻廣東，也組織援粵軍，這裡的「援」字就是「侵」字的意義。
桂系除了催促北京三路援粵而外，還要求接濟軍餉。在北京方面，三路出兵簡直辦不到，只好支援一批軍火，讓桂軍有充足的械彈以重整旗鼓。不幸的是當這批軍火由日本貨輪小山丸裝運出口時，船還沒有開出上海的吳淞港，就被盧永祥、何豐林等予以扣留。
原來皖系這時是暗中和廣州軍政府有連繫的，這就是一次合作的具體行動。
陳炳-得到陸榮廷的鼓勵後，便積極籌備反攻廣東，把兵力在梧州集中，這種行動，對陳炯明起了刺激，陳炯明本希望粵桂和平共存，相安無事，現在則是「我不犯人，人竟犯我」。不過他卻幻想和陳炳-成立「粵桂息爭條約」。怎知陳炳-卻在梧州宣佈為軍事戒嚴區，這很顯明地是為了侵粵，因此陳炯明也把西江自肇慶以上宣佈為軍事戒嚴區。
不過陳炯明依然對桂系存有幻想，希望陸榮廷會支持他的「粵桂和平共存」主張，可是陸榮廷卻宣稱：「陳競存（陳炯明）哪一天把孫文驅逐出粵，我就哪一天和他棄怨修好。」
現在，桂系中最有實力的是沈鴻英，他有42營兵力，他是廣西雒容縣（今廣西鹿寨縣境內）人，和莫榮新是親家，屬於柳州派，與武鳴派的馬濟積不相容，馬濟是武鳴派的健將，是莫榮新的義子。
陳炯明既不願意對廣西用兵，於是派翁式亮為密使，到廣西平樂去見沈鴻英，勸沈驅逐陸榮廷，攫取廣西軍政大權，宣佈廣西自治，願以軍費、軍火相助。沈鴻英果然被說動，於是答應了陳炯明的條件。
到了6月上旬，曾被粵軍收編的桂軍殘部又在高雷欽廉地區倒戈反粵，接著遂溪、廉江也有民軍揭竿而起，沈鴻英又受陸榮廷的拉攏，認為廣東有隙可乘，應該向廣東發展。6月13日沈鴻英派兵由賀縣侵入連山、連縣、陽山。北江防軍李烈鈞舊屬賴世璜、李明揚等部都敗退到韶關來。當北江敗訊陸續傳到廣州時，陳炯明採取了緊急行動，派第一師師長鄧鏗為北江總指揮，率軍抵抗沈軍，並調回第二師師長洪兆麟部保衛廣州。
粵桂戰火重燃，於是陳炯明乃根據湘粵聯防條約，請求湘軍出兵進攻桂林，搗襲桂軍的後路。陸榮廷也根據多年來湘桂同盟的關係，派林虎到湖南，請求湘軍出兵北江，助以一臂之力。這使到尚未恢復元氣的趙恆惕為之左右兩難，他不希望西南方面兵戎相見，再啟戰端。於是他發起邀請四川、湖南、雲南、貴州四省共同調停粵桂戰爭，並請廣西宣佈自治，與西南各省採取一致的態度。
趙恆惕的建議只獲得四川的劉湘表示同意，而雲南和貴州都沒有答覆，原來雲南的顧品珍因為唐繼堯部下胡若愚、李友勳兩旅已由迤南開入廣西邊境，為了共同對付唐繼堯，他曾和陸榮廷建立了秘密同盟。貴州盧燾則因為陸榮廷收容了貴州「逃將」王華裔，已派黔軍谷正倫、胡瑛兩旅開入黔桂邊境，與陸榮廷處於敵對地位。因此趙恆惕的四省聯合調停粵桂戰爭的計劃遂不能實現。
王華裔是在劉顯世失敗後逃去湘西，又被假道湘西的滇軍趕走，逃入了廣西北部。
陳炯明再度被迫作戰，他在粵閩邊區駐防時，孫中山一再要他率軍回粵，他不答應。直到廣東的桂系要出兵打他，他才下了決心回粵驅逐桂系。現在他無意攻桂，孫中山怎樣敦促他，他總是推三阻四。直到桂軍要進攻廣東，才迫他順從孫的意旨，決心討伐桂系。
6月18日孫中山下令對廣西總攻擊。6月20日陳炯明出發到肇慶，26日孫發表命令，派陳炯明為援桂軍總司令。同一天，陳炳-部將劉震寰響應粵軍，宣佈獨立，這一來使得陳炳-、莫榮新、韋榮昌等無所措手，匆匆忙忙地逃往潯州，粵軍遂不戰而克梧州。孫發表劉震寰為桂軍第一師師長。
陸榮廷並不重視梧州的陷落，他叫沈鴻英進攻莫德、三水，又叫林俊廷等迅速由高雷一帶北進。這是雙管齊下的軍事計劃，不但可以直接威脅廣州，而且可以截斷梧州粵軍的後路。可是沈鴻英看見形勢不利，就不肯接受陸的命令，他暗中請趙恆惕轉達陳炯明，願意宣佈自治，履行以前的條約。陳炯明這時不敢相信他了，粵軍馬不停蹄地向廣西深入。北江粵軍一路由信都、賀縣包抄沈軍的後路。一路由英德、韶關向西進攻。從7月3日到8日，信都、陽山、連縣、連山都被粵軍收復。9日退往賀富山的沈軍將領黃自高、沈榮光等聯合推舉沈鴻英為「救桂軍總司令」，宣佈廣西自治，脫離陸榮廷的關係，與廣東採取一致態度。
7月1日孫中山正式下令討伐陸榮廷，16日粵軍乘勝溯西江而上，克復潯州，且以破竹之勢佔領籐縣、容縣、北流、平南、貴縣。
這時候，桂北和桂西都起了變化：黔軍谷正倫、胡瑛兩旅沿盆江南下，唐繼堯舊部胡若愚、李友勳兩旅由迤南開進，李烈鈞所屬朱培德、楊益謙兩旅由湘西開到，都集中在桂西北一帶。為了統一指揮，唐繼堯、盧燾把他們的部隊撥歸李烈鈞指揮，因此李烈鈞號稱為「滇黔贛討陸聯軍總司令」，準備向桂林柳州兩面進攻。
6月27日粵軍師長鄧鏗、魏邦平聯名電請湖南出兵桂林，陳炯明也直接電請趙恆惕出兵。7月5日趙派謝國光為援桂軍總指揮，趙主張廣西問題和平解決，因此他電請陸榮廷自動讓出桂林，由湘軍進駐，湘軍對桂軍不採取敵對行動。陸榮廷在四面受敵的情勢下，勉強地接受了趙的主張，於是湘軍謝國光和羅先-兩旅遂「和平佔領桂林」。
桂軍在大勢已去的情況下，將領們均紛紛通電和陸榮廷脫離關係。
沈鴻英軍宣佈自治後，各地桂軍紛紛響應，7月12日桂軍旅長賁克昭在柳州自稱柳慶救桂軍總司令。14日桂軍統領秦步衢逐走了陳炳-和桂林鎮守使李祥祿。自稱桂林救桂軍總司令。韋榮昌、劉達慶、韓采鳳在貴縣陷落後，也都宣言「自治」。
陸榮廷於7月16日通電下野，距孫中山下令討伐正好半個月。他下野後把政權交與沈鴻英，並令龍州鎮守使黃培桂移駐南寧，代理督軍、省長兩職，他自己偕同譚浩明由南寧逃往龍州。
北路粵軍認為沈鴻英的宣佈自治是詐降，是拖刀之計，因為沈軍宣言與陸榮廷脫離關係，要求粵軍勿前進，而陸則把一切力量移交給沈，所以不接受沈的要求，繼續進攻。7月24日沈軍退出賀縣、富川。而這個時候，正是湘軍開進桂林。同時滇軍李烈鈞亦奉孫中山命將滇軍、黔軍、贛軍統一指揮。滇軍楊益謙、朱培德，黔軍谷正倫，贛軍彭程萬各部分途出擊，唐繼堯所部的滇軍先遣司令官胡若愚率部由湖南洪江經三江口直搗桂林、柳州，並以滇軍旅長李友勳部由貴州經獨山，進攻廣西慶遠。桂軍韋榮昌、林俊廷、劉達慶、劉炯宇、李祥祿等都退到柳州。
8月3日湘軍由桂林撤走，沈軍接收桂林。胡若愚會同粵軍第二軍旅長吳忠信及贛軍彭程萬等部圍攻桂軍。胡若愚奮不顧身，勇往直前，所部前仆後繼，以寡勝眾，終於擊潰了沈軍。
8月13日胡若愚攻克桂林，沈鴻英退守永福。
另股滇軍李友勳改道直逼柳州。柳州桂軍表示願意停止戰鬥，接受改編，並向南寧退走。陳炯明派桂軍的韋榮昌、黃培桂負責改編桂軍事宜。8月5日韋榮昌等迎接粵軍和平開進南寧，可是陸榮廷還在龍州糾集殘兵敗將準備作困獸鬥，幻想北方直系會派兵由湖南南下援助他。
8月11日孫中山派馬君武為廣西省長，派陳炯明為廣西善後督辦。
9月30日粵軍攻克了桂軍的最後據點龍州，首先入城的是魏邦平部，桂軍殘餘部隊非降即潰，陸榮廷隻身逃往安南，廣西全省遂告底定。
討桂各軍一部分撤返廣州，準備北伐，孫中山特召集粵軍將領、內河艦隊及飛機隊管帶訓話，慰勉有加。孫說：「此次粵軍進攻廣西，不到一月就把桂系蕩平，乃將士用命所致。現在兩湖已發生戰爭，當出兵北伐，統一中國，北伐之舉勢在必行，偏安一隅，只能苟全，而非久安，希望將士用命，戮力北伐。」
10月8日孫中山向廣州國會提出北伐案，獲得通過。18日在廣州舉行北伐誓師典禮。
孫中山以粵軍及滇軍聯合力量討平廣西後，便決定由桂林取道湘省北伐，偕胡漢民、許崇智等離廣州，沿西江入廣西。在廣西沿途巡視，經三水至梧州。在梧州時曾向國民黨員演講，孫說：
「梧州的革命黨部甫告成立，今天各位出席成立大會，人數雖只是二百人之譜，可是革命不在人多，如果要使廣西永遠成為革命黨的基地，機關鎗、過山炮都不可能，唯有革命主義才是力量的源泉。我們必需要把革命真理傳播出去，這個責任就在各位身上。如果我們成功了，中華民國就會得救，就會富強。如果我們失敗，將來陸、譚、馬、莫諸強盜就會捲土重來，廣西數百萬人民又將淪為奴隸了。」
這時候陳炯明率部駐防南寧，他仍反對北伐。孫中山曾電促陳出兵，陳置之不理，且屯兵不進，揚言至少半年內是休養整訓的時候。孫無奈，只好移樽就教，在赴桂林之前，親往南寧防陳，向其勸告，孫說：「你應該支持我北伐。從利害觀點論，我北伐後，如果成功，中國統一，我當然不會再回廣東來。如果不幸而失敗，我又有何顏回到兩廣。所以我北伐後，兩廣一切全權由你主持，不過請你不要阻止我北伐，並且請切實接濟餉械。」陳口頭唯唯，心中並不謂然。不久奉孫中山命回廣州籌備北伐餉糈，可是他私心重於一切，回粵後積極推行把持兩廣的陰謀，先把廣東省的財權切實掌握，同時和省議會密切連繫，進行起草省憲，而對北伐態度非常冷淡。
孫中山在南寧時曾對群眾大會演講「廣西善後方針」：
「我是第一次到廣西，所以也是第一次到南寧，……大家都知道廣西是個貧瘠的省份，可是這次溯江西上，所見兩岸都是肥沃的平原，甚至山林丘壑也都蒼蔚，因此我發見所謂的貧瘠，並不是真的貧瘠，而只是人事未到而已。」
於是孫中山就開發利源建設地方，興借外債，修築鐵路，開礦山，樹農場，建工廠等項大為發揮，使聽眾耳目一新，認為是聞所未聞。
孫中山然後從南寧折返梧州，再由梧州沿漓江過昭平，沿途系乘帆船溯江而上，從昭平至陽朔，路更險峻，梧州陽朔間雖然才450里，可是就走了16天。孫在陽朔發表演說：
「陽朔是塊好地方，萬山環繞，遍地膏腴。無知識人的以為這是土瘠民貧，可是卻不知道奇峰聳峙的高山，都是石灰岩層的蓄積，可以燒石灰，可以制水門汀。所以別人認為陽朔是不毛之地，我則認為陽朔遍地都是黃金，所以我們應該擬定一套計劃，把蘊藏在石灰岩層中的煤、鐵、金、銀、鉛、水銀諸礦，大量開發出來。」
孫中山在陽朔沒有停留，即由陽朔赴桂林。
孫中山為了北伐，積極整理軍隊，組織大本營。當時在桂林的部隊有粵軍第二軍許崇智部、福軍李福林部，同時委派朱培德為滇軍總司令、彭程萬為贛軍總司令、谷正倫為黔軍總司令、李烈鈞為大本營參謀長、胡漢民為文官長。
12月4日上午5時，孫中山偕許崇智、胡漢民等由拓本圩登陸，11點55分抵將軍橋（距桂林城五里許）。桂林各機關團體各界人士均鵠立道旁歡迎。抵歡迎場時，典禮隊的炮隊在郭家山對面鳴放禮炮101響，孫入歡迎亭，歡迎人士脫帽舉旗致敬，並歡呼：「新廣西萬歲！」「中華民國萬歲！」「中華民國大總統萬歲！」還高唱一首歡迎歌。
12月7日桂林軍、政、學76個團體舉行盛大的歡迎會，歡迎孫中山，孫發表專題演講，講題是「三民主義為造成新世界之工具」。孫說：
「本大總統這次誓師北伐，經過桂林，借這個機會能夠和諸君見面，可算是一段大因緣。諸君今天來歡迎本大總統。本大總統更希望諸君來歡迎民國的主義，革命的道理。那就是革命黨主張的三民主義。本大總統是主張三民主義的發起人，三民主義如果能夠實行，民國才可以建設得好。」
接著孫便就三民主義的內容、價值詳為縷析。
12月9日桂林的學界舉行歡迎大會，孫中山蒞會演講
「知難行易」，反覆發揮「知之維艱，行之非艱」的道理。
10日下午1時，粵、滇、贛三軍全體軍官1000餘人在總統行轅開會歡迎孫中山，各界紳民憑入場券列席。中山蒞場，由贛軍總司令彭程萬宣佈開會，贛軍參謀長宣讀頌詞，孫登台講述「軍人精神教育」歷時一時半。李烈鈞、胡漢民、許崇智及前四川總司令呂超相繼演說。
孫中山命令廣西省長馬君武注意地方治安、整飭吏治、肅清土匪、約束士兵。
13日電雲南總司令顧品珍嘉慰。
10年12月15日，孫在桂林發出通電，宣佈徐世昌賣國，電云：
「山東問題，徐世昌久欲與日本直接交涉，只因國民監視綦嚴，不敢肆行己意。今竟借華盛頓會議，派遣代表赴美，以英美兩國勸告為詞，悍然與日本直接交涉，而無所忌憚，實屬罪不容誅！本大總統以救國討賊為己任，除竭力主張無條件收回山東一切權利，廢除廿一條款外，特宣佈徐世昌及其黨羽賣國奸謀。凡我國民，其共起誅之。」
蔣中正於12月22日應孫中山召赴桂林，先抵廣州，即在旅館及舟車中草擬北伐作戰計劃書。
就在蔣抵穗時，北方一位傳奇人物徐樹錚也到了廣州，小徐的南下，表示皖系要和國民黨合作打倒直系。當小徐抵穗後，孫中山即自桂電令廖仲愷、汪兆銘和蔣中正為代表，與小徐密商聯合打擊直系的軍事計劃，電云：
「茲請兩兄及介石為我代表，與切商軍事之進行。現我軍決於舊歷年後用兵，希望皖系策應，使直系更無歸路。自來戰略因於政略，吾人政略既同，斯為南北一致，以定中國，其庶幾也。」
23日電廣州總統府秘書長謝持，轉促蔣即偕戴傳賢來桂林。
蔣遂於11年1月3日離廣州，經三水、梧州、昭平、陽朔會同吳忠信，於18日抵達桂林。30日蔣約文官長胡漢民赴大本營謁見孫中山，商決出師北伐的日期，並決定將大本營移設韶州。
2月3日孫中山以大總統名義下令北伐，命李烈鈞攻江西，許崇智出湖南。12日張作霖派代表李紹林到桂林晉謁孫，商討合作計劃，以便南北夾擊曹、吳。20日段祺瑞亦派代表周善培到廣東。
這就是後人所謂孫、段、張三角聯盟的開始。