當北洋軍閥互相爭伐不已之時，南方的革命勢力有了極重要的變化。蔣中正在二次東征時即深深體會到沒有強大的革命武力，是無法貫徹革命的抱負，因此主張：「要在一年之內統一兩廣，三年之內統一中國」。
民國15年元月，蔣中正在國民黨第二次全國代表大會上曾提出軍事報告：
「現在的國民革命軍完全在政府的管轄之下，一個命令出來，完全可以動員，人數有八萬五千人。兵士的餉額有一定預算，兵士的生活，也較前改善。又有軍校陸軍學生六千餘人，足抵一師之數。再用此精神積極整頓，本黨力量就不難統一中國。」
蔣中正又對黃埔軍校學生說出北伐的心願：
「北伐未完成，為國父畢生的遺憾；且以此重托於中正者，故回省以來，竭力提倡。中正以為無論何事皆可捐棄成見，惟此北伐問題，非貫徹主張，則昔日同志之犧牲，皆為無意義的舉動。」
15年4月3日，蔣中正籲請國民政府早日決定北伐大計：
「北方自國民軍退出京、津以後，中國形勢之變化，其迅速與重要，非昔日沉悶與輕易之狀態可比，如奉軍佔領京、津，則日本在華之勢力愈為穩固。吳佩孚在鄂、豫之勢力，英必竭力助長之。孫傳芳盤踞江、浙，英必逼孫與吳聯，……法國恨蘇俄在華之勢力復張，故急使與英、日聯合戰線，在滇助唐（繼堯），以牽制廣東之北伐。總之，此後列強在華，對於北方國民軍處置既畢之後，其必轉移視線，注全力於兩廣根據地無疑，且其限期，不出於三月至半年之內也。」
同月30日這一天，再親自向中央執行委員會及監察委員會，提請研討北伐計劃。這中間主要的方針大略是：
「中國勢力均衡，現已有所改變，正與奉系軍閥張作霖交戰之馮玉祥國民軍，已撤出北京，退守平綏路，預料日本將予張作霖以財政與軍事援助，使其摧毀馮玉祥之國民軍。同時，英、日兩國均可能支援軍閥吳佩孚，使其進攻廣東之國民革命軍，在雲南之軍閥唐繼堯，亦將接受外援，出兵阻撓北伐。在此一情勢之下，國民黨之正當策略，為謀取馮玉祥之合作，勸其退至西北，聯合山西閻錫山之晉軍，以牽制奉系軍閥張作霖之向南伸張。同時，爭取貴州及四川之地方部隊，用以防止唐繼堯之阻撓北伐。並應積極爭取湖南唐生智湘軍與江西地方部隊，使其參加國民革命軍陣營。尤應設法中立盤據蘇、浙、贛、皖、閩五省之軍閥孫傳芳。倘以上各工作皆已進行，則國民革命軍準備，當於三個月內完成。深信北伐軍必能迅速佔領武漢，將國民革命第一層障礙之直系軍閥吳佩孚勢力，完全消除。」
民國15年6月5日，國民政府特任蔣中正為國民革命軍總司令，兼軍事委員會主席，統帥陸海空三軍。7月1日以軍事委員會主席身份下達了北伐的動員令：
「本軍繼承大元帥遺志，欲求貫徹革命主張，保障民眾利益，必先打倒一切軍閥，肅清反動勢力，方得實行三民主義，完成國民革命。爰集大軍，先定三湘，規復武漢，進而與我友軍國民軍會師，以期統一中國，復興民族。除第四、第七兩軍先行出發，協同第八軍相機前進外，茲特將第一、第二、第三、第五、第六各軍前進集中計劃各項圖表，隨令頒發，仰即遵照。此令。」
7月9日，蔣中正就任國民革命軍總司令職，就職典禮上，由國民政府委員會主席譚延-授印，中央黨部代表吳敬恆授旗，國府委員孫科奉孫中山遺像。
北伐誓師詞是一篇莊嚴而雄偉的史詩：
「嗟我將士！爾肅爾聽，國民痛苦，火熱水深。土匪軍閥，為虎作倀，帝國主義，以梟以張。本軍興師，救國救民，總理遺命，炳若日星。弔民閥罪，殘厥凶酋，復我平等，還我自由。嗟我將士！為民前鋒，有進無退：為國效忠。實行主義，犧牲個人，丹心碧血，革命精神。嗟我將士，一德一心，毋忘恥辱，毋憚艱辛，毋惜爾死，毋偷爾生。壯烈之死，榮於偷生。嗟我將士！保此國家。嗟我將士！保此人民。遵守紀律，服從命令，惟紀與律，可以致勝。生命為私，紀律為公，生命為輕，命令為重，嗟我將士！團結徹終，相愛相親。毋懼強敵，毋輕小丑，萬眾一心，風雨同舟。我不殺賊，賊豈肯休，勢不兩立，義無夷猶。我不犧牲，國將沉淪，我不流血，民無安寧，國既沉淪，家孰與存？民不安寧，我孰與生？嗟我將士！矢爾忠誠，三民主義，革命之魂。嗟我將士！偕作同仇，革命不成，將士之羞。嗟我將士！如兄如弟，生則俱生，死則俱死。存亡絕續，決於今茲，不率從者，軍法無私。」
從這一天起，「打倒列強！除軍閥！國民革命成功！」的雄壯歌聲，隨著戰鬥的怒潮，響徹了全國各地。
國民革命軍統一軍制，早在民國14年即成立第一軍至第五軍五個軍，其後程潛所部改編為第六軍，15年春兩廣統一後，廣西部隊編為第七軍。5月唐生智投效，改其部為第八軍。
各軍編制兵力和指揮官名單如下：
第一軍軍長何應欽。
第一師師長王柏齡，轄孫元良、倪弼、薛岳三個團。
第二師師長劉峙，轄陳繼承、蔣鼎文、惠東昇三個團。
第三師師長譚曙卿，轄塗思宗、徐庭瑤、衛立煌三個團。
第十四師師長馮軼裴，轄鄭振銓、蔡熙盛、周址三個團。
第廿師師長錢大鈞，轄王文翰、趙錦雯、李杲三個團及劉秉粹補充團。
補充團長張貞。炮兵團長蔡忠笏。警衛團長朱毅之。
第一軍合共兵力步兵18個團，炮兵一個團。
第二軍軍長譚延。
第四師師長張輝瓚，轄謝毅伯、周衛黃、鄧赫績三個團。
第五師師長譚道源，轄羅壽頤、彭璋、朱剛偉三個團。
第六師師長戴岳，轄黃友鵠、廖新甲、劉風三個團。
教導師師長陳嘉-，轄余澤-、李蘊珩兩個團。
炮兵團長謝慕韓。
第二軍合共兵力步兵11個團，炮兵一個團。
第三軍軍長朱培德。
第七師師長王均，轄曾萬鍾、萬人敵、彭武揚三個團。
第八師師長朱世貴，轄韋杵、祝膏如、李思-三個團。
第九師師長朱培德兼，轄顧德恆、李明揚兩個團。
憲兵營長武宣國。炮兵營長張言傳。
第三軍合共兵力步兵八個團，炮兵、憲兵各一營。
第四軍軍長李濟琛。
第十師師長陳銘樞，轄蔡廷楷、范漢傑、戴戟三個團。
第十一師師長陳濟棠，轄香翰屏、余漢謀、黃震球三個團。
第十二師師長張發奎，轄繆培南、黃琪翔、許志銳三個團。
第十三師師長徐景唐，轄雲瀛橋、陸蘭培、陳章甫三個團。
獨立團長葉挺。
炮兵營長郭思演、薛仰忠。
第四軍合共兵力步兵13個團，炮兵兩個營。
第五軍軍長李福林。
第十五師師長李群。
第十六師師長陳炳章。
獨立第一團長梁林，第二團團長林駒。
第五軍合共兵力步兵八個團，炮兵一個營。
第六軍軍長程潛。
第十七師師長鄧彥華。
第十八師師長胡謙。
第十九師師長楊源浚。
炮兵營營長莫希德、羅心源。
第六軍合共兵力步兵九個團，炮兵兩個營。
第七軍軍長李宗仁。
第一旅旅長夏威。
第二旅旅長李明瑞。
第三旅旅長伍廷揚。
第四旅旅長黃旭初。
第五旅旅長劉日福。
第六旅旅長韋雲淞。
第七旅旅長胡宗鐸。
第八旅旅長鍾祖培。
第九旅旅長呂煥炎。
第七軍合共兵力步兵18個團，炮兵兩個營。
第八軍軍長唐生智。
第二師師長何鍵。
第三師師長李品仙。
第四師師長劉興。
教導師師長周斕。
第五師師長葉琪。
鄂軍第一師師長夏斗寅。
教導團團長周榮充。
炮兵團團長王錫燾。
第八軍合共兵力步兵22個團，炮兵一個團。
北伐軍出師時，後方之鞏固佈置分為七個警備區，直隸於國民革命軍總司令，其配置情形如下：
潮梅警備司令由第一軍軍長何應欽兼，駐軍汕頭。
廣屬警備司令由第廿師師長錢大鈞兼，駐軍廣州。
惠屬警備司令由第十八師師長胡謙兼，駐軍惠州。
韶屬警備司令由第二軍教導師師長陳嘉-兼，駐軍韶關。
肇屬警備司令由第十三師師長徐景唐兼，駐軍肇慶。
欽廉警備司令由第十一師師長陳濟棠兼，駐軍北海。
瓊崖警備司令由第十一師第卅四團團長許志銳兼，駐軍瓊州海口。
中國國民黨為出師北伐宣言，全文如下：
「中國人民之困苦，至今日而極矣！以言農人，則血汗所獲，盡供兵匪之掠奪，預征特捐，有加無已，終年辛苦，不得一飽，鬻田賣牛，浸成失業，此猶僥倖者也。至如直、魯、豫、京兆等省區之農人，則兵匪所過，村裡為墟，老弱死於溝壑，壯者多被俘擄，男為牛馬，女被姦淫，其或能逃出虎口，幸保餘生，亦不過惶惶如喪家之狗，不操下賤之業，即作他鄉之鬼而已。以言工人，則終日勞作，所獲僅能苟延生命，既無餘資，又鮮保障，平時日日有失工之虞，災患一至，不免淪於流氓之列，此時欲商無資，欲耕無地，不降為苦力，以逐漸消耗其生命，則直成餓莩而已矣。以言商民，則外被洋商售賣洋貨、販運土貨之壓迫，內受大小軍閥土匪苛捐重稅及明搶暗索之剝削，鮮能獲什一之利，而頻蒙虧本之災，馴至小資生意，不堪損失，傾家蕩產，比比皆是。以言知識界，則教者恆以薪金久欠，徒憂哺啜而不能傳其智能；學者每以匪患兵災，斷絕資斧，而無以進其學業，加以百業凋敝，雖屬聰明才智之士，難免彷徨失業之憂；至於直、魯、豫各省年年烽火，學校關閉，小學教員淪為苦力，青年學生，多成餓莩，更無論矣。其他如各省軍閥部下之軍人，則多數本系農人、工人為求生計而投軍者，然而投軍之後，不但生計仍無可托，且為野心軍閥驅而置諸死地，大好熱血，不用以靖國難，救人民，乃徒以受軍閥豢養之故，反用以屠殺人民，為軍閥爭功名求富貴，世間慘事，敦有過於此耶！至於經營工業之企業家，在從前固為社會上之富裕者，然至今日，則銷場不佳，利益全無，工廠停閉，成本呆滯，即或勉強開工營業，而困於苛稅勒捐無法支持，則不投降於軍閥，而乞靈於洋商，不但事業已非我有，資本且喪失大半矣！總而言之，居今日之中國，除少數軍閥官僚買辦財閥之外，全國人民，入則有老弱待哺之憂，出則無立業謀生之地，行則逢擄身喪命之變，居則罹舉家凍餒之禍，災害深於水火，困苦甚於倒懸，凡此皆帝國主義之侵略，及賣國軍閥之竊權所致也。帝國主義在經濟上之侵略，其剝削之巨，歲輒萬萬，數十年來，未嘗或息也。迄今中國之人民膏血已盡，僅有皮骨，彼為債主，我為債戶；彼不勞而坐獲，我終日充牛馬，彼為經濟的主人，而操命令指揮之全權，我為經濟之奴隸，而居被驅使之地位。帝國主義在經濟上剝削中國之不足，更在政治上利用萬惡之賣國軍閥，造成筆難盡述之罪惡。帝國主義者，既使軍閥竊取政權，又使軍閥盜賣國家；既使軍閥永演閱牆之爭，令吾民受盡兵刀之苦，更嗾使軍閥壓迫革命運動，欲吾民永無自決之日；既使軍閥式的政治發生土匪，更使土匪變成軍閥；軍閥生生不已，人民困苦無窮，以軍閥為刀俎