浙江本是孫傳芳的老根據地，自孫逐走楊宇霆後，即進駐南京，以南京為五省聯帥的駐節地。
浙江人對孫傳芳並沒有好感，自國民革命軍北伐，頻傳捷報，浙江人大為興奮，因為北伐軍的總司令是浙江奉化人，從鄉土感情上說，浙江人都樂於見到北伐軍早日進駐浙江。浙省為外軍盤踞日久，浙人不堪其擾，所以有了這位老鄉總司令，大家都希望早日見到他。
15年10月15日，浙省士紳褚輔成等致電孫傳芳，請孫命令駐守江西的浙軍開回浙江。這時孫軍在江西和福建都正在和北伐軍苦戰，孫軍勢難兼顧後方，對浙江人來說是一個機會。
浙省內部實力派人物之一夏超暗中通款革命軍，10月16日革命軍委派夏超為革命軍第十八軍軍長，令其所部保安團共八個營，集中嘉興，向松江進襲上海，以斷孫軍歸路。夏超雖有實力，可是在浙江內部樹敵亦多，夏本人亦非真心誠意歸順革命。
浙軍第三師長周鳳歧本與孫不協，向無戰意，褚輔成等因緣利用，命周部留南京軍隊於10月14日夜突然擅自開離南京，駐常州的周部也開拔回浙，孫傳芳在上海只有嫡系部隊三團，因此滬杭之間情勢突緊。不過夏超和周鳳歧並不答作，而孫部駐守徐州的浙軍陳儀亦不附合，陳儀公開宣稱所部駐徐，為江蘇保門戶，也就是為浙江保門戶，決不移動。
夏超雖然是孫傳芳委派的浙江省長，可是孫對夏素不放心，故曾下令浙省各徵收機關將款項全部解存上海銀行中聽候軍用，而所有浙省軍隊亦均調出以防為夏煽動，浙變之後，夏超首先下令徵收機關非有本人命令不准提款，同時以保安隊出防滬杭路，可是陳儀既不肯附合，周鳳歧也不與夏合作，孫軍又調動迅速，孫部宋梅村旅21日開到嘉興，節節前進，夏超一看大勢已去，遂於10月22日晨將省長印信交省議會保管，即日離開杭州。
孫傳芳恨夏極深，在夏未走前，孫曾表示縱使戰事失敗，他寧棄江蘇也不願放棄浙江。
夏超出走後，孫傳芳懸賞10萬元通緝夏超。宋梅村的十三團於23日開入杭州接收省署，並把浙江保安隊繳械。同時孫發佈命令以陳儀為浙江省長，宋梅村為抗州警備司令，夏超及許寶駒等家產悉被查抄。其處理浙變的通電云：
「據宋（梅村）旅長報告：本日午後三時余，我軍運至嘉興，被脅夏軍稍事抵抗即行退卻。我軍仍本除惡安民之意，繼續前進等語。查夏部不為夏用，足征此次為惡，只夏一人。除復令該旅長等只誅首惡，不得涉及脅從，勿使地方驚惶外，特聞。孫傳芳。養。印。」
其後宋梅村部捕獲了夏超，秘密處死。
這時，東南和平運動也積極活動，早在齊盧之戰時，東南就有和平運動的組織，以後每遇兵爭，江浙兩省士紳都出面奔走和平，江蘇是張一-，浙江是褚輔成。當北代軍尚在圍攻武昌時，東南和平運動會派出張一-和孫傳芳的總代表蔣方震到漢口謀和，迄未成功。
10月13日孫傳芳電復東南和平運動聯合會文電，內云：
「我五省人民和平代表張仲老等，及芳軍事全權代表蔣百里先生赴漢議和，業經匝月，其始則備受凌侮，幾至無談判之餘地。繼因南昌彼軍潰敗，始以大冶撤兵為言。十月一日，由蔣百里先生函電，擬請孫傳芳在長江兩岸先行停戰，蔣介石所部，由彼方自行交涉，蓋介石遠在新喻，函電難通，且其志在得贛，和平之議，殊難贊同也。如果贊成，彼時我撤大冶、陽新，則彼軍不過蘄水、巴河，迭有函電可資考證。傳芳以尊重人民代表之意，當即復電贊同，誠以民困久矣，如懼其失信而先與之一決，使無辜之民，重罹鋒鏑，何若先退而為民請命，使戰區之民，稍紓喘息。待人以誠，人或以誠待我。乃力排眾議，於十月一日、二日晨，陸續電令撤退大冶、蘄水、陽新、龍港之兵。孰意我軍後退尚未就道，而彼軍蹂躪我蘄春矣。今且續續東援，窺及武穴，跟蹤東下，至一至再。諸君試為芳思之，是可忍也，孰不可忍歟？至革命軍，則另有計謀，主力攻我南昌，而以李宗仁所部二千人襲我德安。幸賴將士用命，使彼片甲不還，此天道也，豈傳芳意料所及者乎。諸君代表人民呼號和平，芳所心許，豈一朝夕。然和戰之柄，操之彼軍，解鈴繫鈴，請諸君問之介石可也。且排難解紛，所以彰公道明是非也，諸君皆積學之士，披覽輿圖，當諒芳言之不謬。願諸君為申其委曲於天下也。」
10月17日蔣方震赴南昌，因北伐軍蔣中正正駐節南昌西南三百里的新喻。
這一期間孫傳芳很矛盾，一忽兒主和，一忽兒又反對和，大抵軍事形勢轉為有利時即主戰，軍事不利時即主和。10月下旬孫軍方面盛傳蔣中正在前線督戰時受傷，其後更傳傷勢甚重，於是孫部的政務處曾有否認主和的通電，略云：
「既已戰矣，和復何為？且未和於未戰之先，未和於相持之時而和於敵軍潰敗之後，自計亦過甚矣。」
孫傳芳天津之行雖然是賣身投靠奉系，然而他在兵敗勢急時，能有此收穫，自己頗感滿意。12月初他由天津返南京，即召集所部將領會議，在這次軍事會議中，一致主張和革命軍大戰一場，以決勝負。一面嚴守浙邊，防阻革命軍由江西進入浙江。
浙江人士呼籲雙方勿在浙省用兵，劃浙江為緩衝區，並主張浙省防務歸陳儀、周鳳歧擔任，民政則宣佈自治，一面籲請革命軍勿開入浙江，一面請駐在浙省的孫軍完全退出以免戰端。
浙江省長陳儀贊成浙省不設防，據說陳儀曾向孫傳芳交涉，得孫同意於12月12日撤兵出境，並取銷盧香亭在杭州的司令部，其後孫臨時變卦，不允退兵，只允把民政還諸浙人，軍事關係國防，人民不應干涉，如革命軍入侵浙省，誓以兵戎相見。因此浙江想脫出戰爭範圍的醞釀遂告失敗。
12月14日革命軍李宗仁部由玉山入浙，進至衢州，駐守浙西的周鳳歧軍既不抵抗，也無敵意行為。陳儀因孫傳芳不允其請，乃將自己的軍隊由杭州移駐寧波和溫州。周鳳歧早與革命軍有默契，他的防區在浙西，正好成為革命軍的先導，所以李宗仁部由衢州入龍游抵蘭溪，先頭的便衣隊即由周軍照料進富陽。革命軍總部揚言三個星期內可以攻克杭州。因此江蘇也宣佈戒嚴，孫傳芳飛調白寶山、馮紹閔等師往長興、宜興一帶，孟昭月駐松江以備萬一。孟昭月於12月14日抵上海，15日赴松江，所部在楓涇、嘉善挖壕。盧香亭原擬在龍華設司令部，嗣以所部改歸孫傳芳直接指揮，司令部遂又遷南京。
滬杭道上人心惶惶。人民遷徙到上海租界者，擁擠不堪。
海軍方面楊樹莊下令各艦在上海集中，孫傳芳回南京後，楊並未與孫晤面，海軍態度已有變化。
魯軍接收徐州至浦口的防務，徐源泉和孫殿英親自到徐州，但魯軍主力畢庶澄部南下尚無確期。
12月19日陳儀接到周鳳歧電，知道革命軍不急於入杭，屬陳維持省城治安，陳乃召集浙省士紳選出省府委員蔣尊茛、張載揚、陳儀、蔡元培、褚輔成、黃郛等九人。並以蔣尊簋為軍政長，陳儀為民政長，以第一第三兩師改為省防軍，宣佈浙省自治，宣言內容（一）浙人治浙，組設人民政府，（二）反對任何軍人假自治名義割據，（三）政治公開，（四）現有軍隊服從省政府，（五）集會結社言論出版自由，（六）廢除苛捐雜稅。這個自治政府沒有實力，有人說這是孫傳芳授意故為緩和，所以蔡元培、黃郛等在上海置之不理。
革命軍對北方局勢瞭若指掌，這可以從蔣中正親筆給何應欽的一封密電、分析北方情況中看出，茲抄錄全函如下：
「何總指揮勳鑒：密，大局情況如下，一、奉張就安國軍事，全系寧孫赴津促成，欲思引奉為後援以保其地位，而奉亦欲假統一北方名義以為總統過渡之張本。二、西北軍（註：指馮玉祥）迫近潼關，奉張吃緊，定比對南軍事更急，故奉軍必先防制西北軍之入豫，而始能對南。惟聞西北軍無即入豫取攻勢之可能。三、在鄂軍隊現已從事肅清鄂西一方，俟西北軍收拾陝南以圖兩軍在鄂北聯絡後再定入豫之期。四、東南方面先定閩浙，閩平後應即以全力入浙，一俟浙局統一，再圖蘇皖，暫以劃江而守，以待時局之變遷。總之，上海不得，則長江閉塞，而海內外交通亦難自如，故南京與皖南亦應急謀收復。河南不得，則中原難定。西北軍不能與我聯絡，閻錫山亦不能表示態度，閻已派代表正式聲明，一俟我軍入豫或至津浦路，彼必響應也。中意如北占河南，南得南京，晉必響應，則奉軍雖不出關而不可得。否則攻守亦可自如，北伐乃可告一段落，非如今日之——也。海軍須注重，以長江無海軍則軍事甚難進展也。中正。」
另有密電給何應欽、白崇禧，電云：
「何白總指揮勳鑒：刻接滬電，敵方計劃孫軍守松滬，直魯守南京，由宜興取攻勢。盧香亭、周蔭人在松江，張宗昌將到寧，孫來滬，畢庶澄到滬，昨晚海軍一部向兵工廠開炮無結果。中正。」這封親筆電報旁還加批：「不得片刻停留，限即到。」
另有密電給何應欽，電云：
「何總指揮勳鑒：密，江酉電悉，海軍態度不明，誤事必多，不如決由陸程入浙，時機急迫，望速前進，（下略）中正。」
16年1月國民革命軍決定肅清長江下游的作戰方略，以先攻略杭州、上海，擊破孫傳芳的主力，會師南京為目的。以主力由贛東、閩北入浙，進攻杭滬，並各以一部分由長江南北進取皖南和皖西。對京漢線方面，另以一部由鄂東進入豫南，以牽制河南及皖北方面，策進長江下游主力的作戰，並電西北軍由隴海路出洛陽、鄭州，與豫南的革命軍相呼應，相機擊破吳佩孚的主力。這個作戰方略是南昌會議中決定的。當時北洋方面尤其是孫傳芳方面盛傳，蔣中正在南昌會戰時督戰受傷，卻不料他正埋首整理全盤作戰的方策，以全力略取滬、杭。
革命軍既決定在16年初先攻略上海和杭州，蔣中正即下令革命軍分由贛東閩北入浙，會攻杭州，當時除在閩之東路軍何應欽總指揮外，並以白崇禧為東路軍前敵總指揮，統率由贛入浙各部，先向浙西推進。1月上旬，白崇禧率領第一軍的第一、二、廿一、廿二各師及先遣隊李明揚部先後抵達龍游、衢州。
浙軍周鳳歧向革命軍輸誠，在富陽接受改編，北伐軍任命周為國民革命軍第廿六軍軍長，陳儀亦投效，在紹興接受改編為第十九軍軍長。周鳳歧投效後因受杭州方面的壓迫，逐次向桐盧、嚴州、建德一帶後撤。
何應欽指揮的革命軍東路軍自肅清福建周蔭人殘部後，十四師一部即向浙南方面前進，十四軍抵達建陽、建甌，十七軍則向溫州前進與陳儀所部夾擊周蔭人。
革命軍第十九軍南下至台州附近，其他在贛各部則以第三軍駐守南昌及南潯路一帶，而以第二軍推進於玉山、德興，獨立第二師推進於樂平、景德鎮，第六軍推進於湖口、彭澤，第七軍則移防於湖北的黃梅和廣濟、蘄春一帶，第四軍移駐武漢，第十軍向鄂東羅田、溪水方面推進，積極完成向長江下游進攻的計劃。
孫傳芳將其所部編為五個方面軍，為了保持江浙地盤，首先集中主力於滬杭線，企圖把已經遺棄了他的浙江重新收歸己有。以第一方面軍對富春方面，第二方面軍對於潛、昌化方面，第三方面軍對臨浦、諸暨方面，第四方面軍對寧國、池州（貴池）方面，第五方面軍一路由處州（麗水）出嚴州（建德）襲擊革命軍側背，另一路由天台、寧海至紹興、與第三方面軍連絡，企圖在錢塘江下游兩岸地區與革命軍決戰。
15年12月下旬，孫軍孟昭月、王森、李俊義等部佔領杭州後，浙江省長陳儀被扣，其在杭州城內之部隊悉被繳械。孫軍由孟昭月率領，繼續向富陽前進。這時受國民革命軍改編的浙軍周鳳歧（國民革命軍第廿六軍）正負責掩護革命軍東路軍前敵各縱隊集中衢州，已由衢州向桐廬、富陽推進，與陳儀（國民革命軍第十九軍）部在蕭山的西興鎮和聞家堰取得聯繫。
16年1月3日孫軍向富陽進攻，激戰甚烈，周鳳歧部雖艱苦作戰，但因孫軍實力強大，不得已於1月9日退衢州集結。周鳳歧另一批部隊奉命由金華、處州前進，1月2日到達永康，第二天在縉雲與孫軍激戰，雙方傷亡均重，而周部兵力薄弱，於9日退永康，10日退金華，12日抵龍游與主力會合。
16年1月10日陳部（即十九軍）主力到達奉化，先頭部隊進抵孔溪坑，11日在橫頭市與周蔭人部接觸，雙方死傷均重，13日陳軍主力猛攻，余憲文師長親赴前線督戰，中午佔領寧海城，其後因彈藥告罄，且疲勞過甚全線撤退。留守百官鎮的陳軍亦因與孫部段承澤旅激戰失利，14日寧波失守，陷於三面被圍、一面臨海的惡劣環境，不得已分向新昌、台州兩方面突圍，各自繞道溫州集結；另一部及野炮部隊由寧波乘船向溫州轉進，與由閩入浙的第十七軍會合。
周鳳歧和陳儀都是浙軍，在浙江響應革命，接受國民革命軍的整編，他們在浙境的作戰，只是接應革命軍入浙，不是主力戰。
16年1月19日，白崇禧到達常山，蔣中正有巧電給白說：「衢州戰略要地，攻守可自決，中不遙制。」白於是斷然決定採取攻勢，命令前方部隊集結於衢州附近，伺敵深入而擊破之，並令常山縣長徵集大小木船數百艘，揚言運輸後方大軍以張聲勢，同時電請江右軍以一部在其左翼方面牽制皖南之敵；以主力在其右翼由祁門、德興、開化進入皖南，先將屯溪、徽州之孫軍迅速殲滅，然後以一部向蕪湖警戒；以主力由徽州方面直入嚴州，截斷孫軍退入杭州的後路。
1月20日白崇禧到達衢州，召集前線將領會議，決定採取攻勢，以殲滅金華、蘭溪的孫軍，這時候陳調元和王普已正式向北伐軍輸誠，投效革命軍，所以革命軍的側面已經沒有威脅了。
事實上，這時候的孫軍孟昭月部約萬餘人均已到達蘭溪，分向諸暨、永昌、洋埠、羅埠、游埠方面前進。周蔭人的殘部一師人也到了金華，向湯溪前進。皖南劉寶題部向祁門移動，李德明部趨嚴州、淳安間。原在杭州的白寶山、馮紹閔兩師則向錢塘上游推進。這些跡象顯示孫軍欲乘革命軍還沒有集中完畢時，以主力沿衢江北岸，一部沿衢江南岸，會犯龍游和衢州，以一舉擊破革命軍的前敵之師。
針對孫軍的企圖，革命軍乃以一部沿衢江南岸，主力沿衢江北岸攻擊金華、蘭溪。1月27日開始行動，中央軍第二師進佔龍游，孫軍退守湯溪、洋埠、游埠。而皖南的劉寶題亦宣佈起義，參加革命。29日晨革命軍分三路進攻，右翼廿六軍向湯溪攻擊；中央軍第一師向洋埠，第二師向游埠攻擊；左翼軍第四、第六兩師向永昌、諸暨、壽昌攻擊，經過激烈的戰鬥，全線挺進，佔領洋埠、游埠及湯溪。孟昭月由蘭溪倉皇逃走，全線向嚴州、桐廬、浦江和諸暨潰退。2月1日革命軍中央軍進佔蘭溪；2日右翼軍進佔金華。革命軍乃乘勝分途進擊，2月3日中央軍先遣部隊進佔建德，右翼軍進佔浦江，左翼軍一部進佔淳安。白崇禧即令右翼軍續向諸暨推進，中央軍先遣隊則向桐廬進擊，左翼軍以一部守備遂安、淳安，其餘主力向分水推進，桐廬經過了一場小戰鬥遂被革命軍佔領。
孟昭月逃返杭州，以其第十三團團長郝雲亭為杭州戒嚴司令，以第二師第三旅段承澤部轉調富陽，孟昭月且親赴富陽督戰，分兩路反攻，血戰四日，革命軍士氣如虹，終於摧毀了孟昭月的最後攻勢。
革命軍在浙東贏得輝煌的勝利後，孟昭月逃回杭州，在杭勒索軍費300餘萬元，然後率部轉進松江，段承澤退武康，李俊義經德興移吳興，周蔭人至嘉興。
16年2月18日革命軍中央軍即進佔杭州；右翼軍占蕭山；左翼軍主力進佔臨安、餘杭。19日白崇禧入杭州。
何應欽所直接指揮的東路軍第四、五、六等三個縱隊在16年1月下旬由閩北出發，第四縱隊向江山，第五縱隊向處州，第六縱隊向溫州分途兼程前進。何應欽將福建省政交方聲濤以代理主席身份處理，福建治安則令譚曙卿負責維持。
1月28日何應欽由福州經延平、建甌、浦城越仙霞嶺入浙，2月17日至衢州，23日抵杭州。
2月上旬孫軍蔣起鳳和段承澤等部尚盤據寧海、紹興，周蔭人的司令部還在台州，另一部在臨海、黃巖一帶，革命軍遂全面出擊，從事肅清浙東的軍事行動。
浙東的戰鬥反覆而曲折，可是由於革命軍士氣如虹，因此終告肅清浙東，收到輝煌的戰果。
孫傳芳自2月中旬由杭敗退後，其殘部集中松江、上海一帶。其時直、魯軍褚玉璞、張宗昌等部，紛紛南下，至3月初旬，魯軍畢庶澄部，已進抵蘇、滬一帶，一面積極部署，一面與革命軍互通款曲，將魯軍作戰計劃密交與革命軍，並聲言願與革命軍合作，但以革命軍不攻蘇、滬，畢即率部由江陰北渡為條件，革命軍不信畢有誠意。
這個時候孫傳芳內部已告分裂，其駐滬第九師師長李寶章部，已派員至杭州向革命軍輸誠，願將上海及滬、杭線交出，率部向南京、浦口迎拒魯軍，當經革命軍委為第十八軍軍長。此時上海工人正作大規模之罷工，要求孫傳芳撤退，在滬海軍已改樹革命軍旗幟，其陸戰隊已在滬登陸，又因皖南孫傳芳部第六師陳調元部、第三混成旅王普部加入革命，皖南地區亦已為革命軍江右軍領有。不過孫傳芳自戰敗後，野心未死，仍欲保有蘇境，以圖反攻，曾求救於魯軍，魯軍亦將南下參戰，革命軍如果不及早消滅孫軍殘部，則魯軍到達後必將先期發動。何應欽、白崇禧即在杭州召開軍事會議，策定進軍方略。
一、以前敵總指揮所部之第一、第二、第三各縱隊，沿滬、杭路前進，攻略上海。
二、以東路軍直屬之第四、第五、第六各縱隊及第二軍經宜興、溧陽，向常州、丹陽前進，進佔該兩地後，以一部右旋回向無錫、蘇州，協同前敵部隊圍殲淞滬地區之敵，以主力左旋回向南京前進，與江右軍協同攻略南京。
何應欽和白崇禧在杭州商定進攻計劃後，即分途率軍前進，白率第一、第二、第三各縱隊及李明揚先遣隊，集中平湖、嘉興附近，暫取攻勢防禦，俟何率領之各縱隊佔領宜興、溧陽後，乃向淞、滬進攻。16年3月15日，革命軍正圍攻溧陽，白崇禧乃提前令各縱隊於3月16日向淞、滬之敵開始進攻。
3月16日，革命軍開始攻擊前進，孫軍以松江為上海西南屏障，竭力抵抗，並以鐵甲車及其所有炮火集中革命軍鐵路正面猛力轟擊，革命軍正面頓受損傷，無法進展。白崇禧為壓制及摧毀正面孫軍之火力，乃以鐵路貨車廂急造炮壘列車中山號增援攻擊，並以第二十六軍自右翼，總預備隊自左翼，三面包圍攻擊。數次奮勇衝鋒，孫軍不支，紛紛向上海潰退，革命軍遂於21日晨佔領松江城。同日第二十一師自吳江前進，於當午佔領蘇州；遂分途乘勝追擊，進迫滬郊。這時外國軍隊在租界內鳴槍示威，並越界構築工事，藉故抗拒與遲滯革命軍之前進。經革命軍強硬抗議後，外軍始退入其租界內，革命軍即續行進擊，卒將直、魯軍第八軍畢庶澄部，在閘北地區悉數包圍繳械，淞、滬地區遂於21日全部平定。
畢庶澄逃回山東。
當革命軍進攻淞、滬時，因得海軍之協助，迫畢庶澄部撤退甚速。北洋海軍總司令楊樹莊，於革命軍未入浙之前，即與革命軍密取連絡，當革命軍東路軍平定浙江，進攻淞、滬時，楊樹莊即率海軍向孫軍及魯軍進攻，並襲擊滬敵退卻之長江後路，收效頗大。迨革命軍攻克上海後，楊樹莊就任國民革命軍海軍總司令職，將所有海軍艦艇，編為四個艦隊，以陳季良為第一艦隊司令，陳紹寬為第二艦隊司令，陳訓詠為練習艦隊司令，曾以鼎為魚雷游擊艦隊司令，革命軍有海軍之加入，實力大增。
淞滬之戰告一段落，革命軍即分由浙西和長江兩岸向下游推進，打算把孫傳芳的殘部連同來援的直、魯軍一併圍殲於滬寧之間。
革命軍以江右、江左兩路軍分向祁山、至德、潛山、霍山之線前進，16年2月20日孫部十五師師長劉寶題投效革命軍，就任新編第三軍軍長兼江右軍第四縱隊指揮官；3月4日第六師師長陳調元亦投效革命軍就任北路軍總指揮兼第卅七軍軍長，葉開鑫投誠就任新編第五軍軍長，王普投誠就任新編第廿七軍軍長，安慶和皖南地區遂兵不血刃而全部底定。
2月27日程潛率江右軍主力向蕪湖和宜城前進，3月6日佔領蕪湖，17日佔領當塗。
安慶、蕪湖攻下後，革命軍即可會攻南京，事實上革命軍除了在當塗打了一仗外，余均勢如破竹，國民革命軍的北伐，在長江下游是進展神速的，而孫傳芳雖然得到直魯軍的增援，可是對他的苟延殘喘毫無幫助。
孫傳芳的主力和直魯軍畢庶澄、常之英兩部，於16年3月中旬被革命軍東路軍在滬寧線及松滬地區擊破後，即紛紛渡長江北退，國民革命軍遂佔領上海、蘇州、常州、丹陽一帶。革命軍江右軍同時佔領當塗，進迫南京。江左軍則向皖中挺進，與陳調元部協同壓迫津浦南段及淮北地區。南京附近僅有直魯軍一部分，其餘北洋軍主力均已退集江北。
南京方面褚玉璞部主力守備下關，一部在湯水、龍潭。粵軍謝文炳、陳修爵等部，主力在江寧縣，一部在淳化鎮、龍都鎮、秣陵關。魯軍第六軍徐源泉部及白俄兵主力在陶吳鎮，一部在江寧縣，均積極加強工事，企圖固守，待援反攻。江北方面：孫傳芳所部，企圖自運河兩側，張宗昌主力則企圖自津、浦正面積極增援，期待革命軍一旦渡江攻擊時，乘機反撲。孫傳芳及張宗昌則分駐於清江浦及蚌埠指揮。
革命軍以全力會攻南京。這時革命軍的態勢是白崇禧所率領的第一、第二、第三縱隊已進佔上海、蘇州。何應欽所率領的第四、第五、第六縱隊亦已佔領橫林、常州、丹陽；四方八面向南京合圍。同時為了鞏固淞滬防務，乃設立淞滬衛戍總司令部，以白崇禧任衛戍總司令，並抽調白軍一部，增加南京方面之作戰。16年3月22日，何應欽到達鎮江，這時北洋軍有死守南京打算，於是急電白崇禧，迅速肅清淞、滬殘敵後，立即抽調一部與第五縱隊乘車向南京增援。是日第四、第六縱隊之先頭，進至棲霞街、東流鎮、湯水鎮附近之線。
16年3月17日革命軍江右軍佔領當塗後，先頭部隊續進至採石磯、馬家村之線，與東路軍協定，會攻南京；原來撥歸東路軍指揮之第二縱隊，亦於3月19日，到達溧水，歸還江右軍序列。這時第四師在柘塘鎮，第五師在曹村鎮，第六師在洪藍埤各附近集結。程潛原定於3月21日，開始向-陵關、江寧鎮之線攻擊前進。
革命軍既然已對南京合圍，南京方面想作困獸鬥的作為就有限了。
民國16年3月23日革命軍江右軍第二縱隊魯滌平部佔領江寧縣後，進迫中山門、光華門；第三縱隊賀耀祖部佔領將軍山、牛首山、幕府山，向通濟門、武定門進擊；第一縱隊程潛部擊破大小山、馬石山、西善橋一帶北洋軍，向雨花台猛追。北洋軍狼狽向城內回竄，革命軍銜尾跟蹤，自中華門衝入南京城。其餘各縱隊於是日晚亦分別進入城內，北洋軍未再抵抗，紛紛逃散，一部由下關搶渡，竄回浦口，革命軍遂完全佔領南京城。何應欽於同日到達上塘鎮後，其先頭部隊，亦已抵棲霞街、東流鎮之線，得悉南京已被攻下，即令第六縱隊，在湯水鎮附近待命。第五縱隊在無錫、江陰待命；自率第四縱隊，於3月25日進駐南京。
孫傳芳曾誇口說革命軍越過湖北和江西，戰線拉長後兵力分散，他以逸待勞，可以予革命軍迎頭痛擊，想不到一敗於江西，再敗於福建，三敗於浙江，四敗於安徽，五敗於江蘇，他的五省聯軍完全不是革命軍的敵手，比起吳佩孚來更是不堪一擊。吳佩孚的部隊在武昌還打了一場硬戰，孫傳芳的軍隊則一敗再敗。
南京後來成為國民政府的首都。事實上南京是歷史上的一個古城，三國時吳國建都於此，以後東晉和南朝的宋齊梁陳都建都於此，前後共六個朝代，五代時的南唐和明代太祖一朝也建都於此。民國元年曾以南京為臨時政府所在地，後來因為袁世凱繼任臨時大總統，不願離開他的北洋勢力所在地，因此才勉強改北京為首都。國民革命軍北伐克復南京後，即遵從孫中山遺志，定南京為中華民國首都。
16年4月18日國民政府為奠都南京告全體將士書：
「國民政府此次接受中央政治會議決議，定都南京，目的在恢復黨權政權，於三民主義之下，自由施行職權，以實現總理之遺訓。總理在世之日，所焦心苦慮者，為如何而可建設自由獨立之中華民國，更進而實現世界各民族之平等自由，國內各階級之平等自由。因軍閥專恣於內，帝國主義凌逼於外，甚且勾結一氣，以摧遏三民主義之進行，乃不得不先定掃除一切建設障礙之大計，毅然以出師北伐為建國之先著。不幸出師未捷，賚志以終，遺訓昭昭，以此重大責任，付諸手造之中國國民黨，付諸平生所依重之蔣中正同志。總理既逝，本黨秉承遺志，出師北伐，……轉戰七省，遂定江漢，四十年來，本黨軍事成績之偉大，蓋無過於今日者。雖然，苟無認識主義，效命黨國之全體將士，則蔣同志亦一手一足之力耳，深切言之，此種偉大之成績，實由於全體武裝同志之一心一德，更深切言之，實為主義的成功，軍紀的成功。武昌之役，南昌之役，以及肅清東南諸役，吾武裝同志之為黨國犧牲者，不知凡幾，天上英魂，地下碧血，所望為生者之奮鬥，最後之成功，故吾儕未死之餘生，實負黨國之重托，昔程嬰生而公孫杵臼死，死者為其易，而生者為其難，國民革命之孤兒，今實保抱於武裝生存之同志，故吾人對於武裝之同志，既備具尊敬，而又切勉於將來也。」