孙中山派遣粤军击溃桂系，占领广西后，即拟从广西整顿师旅进行北伐。因为非常政府在陈炯明势力范围内，陈炯明不但没有革命抱负，同时处处掣肘，因此孙决定自己率兵北伐，不再回广州做有名无实的总统。遂命令李烈钧所属的滇黔赣联军和许崇智所属的粤军一齐集中桂林，准备取道湖南北伐。这时陈炯明率粤军在南宁，孙还在广州，所以孙便打电报请陈回粤，讨论北伐问题，陈托辞不肯回到广州，并且打电报给孙，反对北伐。他的理由是：“北伐将促使直奉两系军阀由分裂而重趋团结，联合以对抗南方。同时北伐一开始，可能引起南方的分裂，因为西南各省都表示要保境息民，所以现在如果坚持北伐，首先遭遇阻碍的，不是北方敌人，而是南方友军。因此不如等待直奉两系战争爆发，再行出动。”
陈炯明的意见，表面看来不无理由，实则完全不愿意孙中山把粤军调走以减少自己的实力。而且这时他已暗中和吴佩孚有了来往。所以他曾派兵解散了孙所设的招兵机关，调他的亲信魏邦平率部开往梧州监视北伐军。并通电响应卢永祥主张召开各省联席会议。陈炯明这些举动，使国民党同志大为忿恨，国会议员凌钺在议会中指斥陈为“倡乱首魁”，美洲华侨国民党支部骂陈“狂妄乖谬，目无元首，反复叵测，怙恶不悛。”电请下令讨伐。
孙中山肯定陈炯明是革命的障碍，借口出巡广西，派外交总长伍廷芳代行总统职务。10年10月15日乘宝璧舰出发，17日抵梧州。孙中山驻节梧州，下令编北伐军为三个军，李烈钧为第一军长、许崇智为第二军长、李福林为第三军长。同时电召陈炯明到梧州来讨论北伐问题，拟抽调粤军40营加入北伐，北伐军的军火军费应由广东供应。陈炯明不理会孙的召唤。
25日孙中山由梧州赴南宁，移樽就教，会晤陈炯明。孙告诉陈炯明，自己率军北伐，两广都交给陈，北伐而胜当然不会再回两广，不幸而败，也无面目回到两广，因此陈炯明没有理由反对北伐。可是陈炯明毫无明确表示。29日孙重回梧州。
11月5日，陈炯明由南宁返粤，路过梧州，曾谒孙中山，可是对北伐问题仍无具体答复，使孙在北伐问题上完全得不到陈炯明的支持。
陈炯明和吴佩孚勾结的消息，在10年10月便喧腾南北，上海的外文报纸和路透社均有此报道，陈于10月23日通电辩诬，宣称纯属谣言，请勿采信。
据陈炯明叛国史所记，陈吴勾结经过如下：
“陈氏实以联络吴佩孚之结果而降北，亦以降北妄念之冲动，遂以正式政府（指南方护法政府）之陆军总长，而先投降于吴佩孚。然其作用如何？则以歆羡总统地位之一念差耳。先是吴佩孚欲以全力对付奉天，又惧正式政府出师讨伐，乃由鄂督萧耀南，荐湖北人黄申芗为到西南卖蜡丸之哈米蚩。……黄至汕，闻马育航尚在汕头，遂往谒之。……黄知马为陈炯明心腹，遂用水磨工夫日论国政，并谓彼观天下士，只陈、吴为奇杰，如吴、陈携手，统一中国如举棋耳。……马既受黄惑，因为誉扬于炯明，且介绍其与谈，黄尽出其所能，以摇动陈心。陈氏素不甘居人下，自粤军回粤以来，对于孙公，早已露其剑拔弩张之态度。今黄乘隙说之，陈为动。故北伐军出驻桂林以后之种种牵掣，半出于吴佩孚代表黄申芗之计划，陈氏但奉命唯谨耳。吴佩孚见陈氏已堪为用，陈氏又派马育航、陈觉民等到洛，议订条件。吴佩孚遂担任逐徐世昌，陈则担任逐孙总统。……马闻言遂由保定急电报诸陈、叶。而吴虑陈尚犹豫，乃再派包兰支来粤，携函谒陈，谓解决中国时局，唯有南陈、北吴携手，则诸事可迎刃而解。并有吴为总统，陈为副总统之期许。……”
这段政治秘密，是很有可能的。因为吴佩孚在战胜皖系后一心要对付奉系，又怕孙中山北伐，联络陈炯明以牵制北伐军，减轻腹背受敌、两面作战之势，自然是极好的策略。陈炯明既然有背叛孙中山之心，也需要连络北方的力量，吴、陈携手自在意料之中。
孙中山要对付曹、吴，也需要联络北方，所以有所谓孙、段、张三角联盟的酝酿。
张作霖在直奉战争以前，曾派李梦庚到广东接洽共同出兵讨伐直系。皖系也派徐树铮到桂林，计划北方奉皖两系与孙中山的北伐军三路出兵围讨直系。
11年3月上甸，孙中山派伍朝枢到奉天“报聘”，受到张作霖热烈地欢迎。奉张表示三角联盟成立，共同推倒直系，召开南北统一会议，恢复旧国会，选举孙中山为总统，段祺瑞为副总统。原来在2月13日，困居北京城内的段祺瑞，在四个日本人保护下，化装乘汽车由北京逃出，经过通州时，得到当地奉军的照料，当天到达了天津。这时是直奉战争爆发前夕。孙中山任命朱培德为北伐滇军总司令，谷正伦为黔军总司令，彭程万为赣军总司令，李烈钧为大本营参谋长，胡汉民为文官长，决定与奉系同时出兵讨伐徐世昌、曹锟、吴佩孚。
就在这个时候，广州发生了一件政治谋杀案，粤军参谋长邓铿被刺。
邓铿字仲元，广东惠阳人，追随孙中山很久，是孙身边一位得力的军事人才。民元广东光复，邓任都督府陆军司长。二次革命失败后，参加中华革命党，由孙中山委为中华革命军广东总司令。孙中山在广州组府时，邓铿疏导陈炯明和国民党之间隔阂不遗余力。孙中山出师广西，粤军许崇智部随行，邓铿一面主持粤军军事，策划弹械饷糈之接济；同时以留穗临督陈炯明自任。陈炯明的亲信有犯法的，常受邓铿的呵斥，陈的左右对邓铿积怨甚深。认为邓铿是粤军中的孙中山亲信，视如眼中之钉。
孙中山出师时，邓铿特拨自辖之一团为孙的警卫团，以邓的副官长陈可钰统率。用以保护孙的安全。北伐军军饷，就是邓铿一力筹措的。
3月中旬，孙中山的代表伍朝枢和段祺瑞的密使周善培从北方到了香港，邓铿和谢持由广州专程赴香港迎迓。这次行踪除了粤军总司令部重要人物知道外，并无外人知悉。邓启程时，陈炯明曾亲自送到楼梯，表现得非常客气，其客气的程度，简直是以前所没有的。
3月21日邓由港返粤，在广九铁路大沙头车站下车，在车站外突遭暴徒狙击，连中数弹，弹贯胃部，流血倒地，随行人员急扶邓上车，径驰粤军总司令部。军医赶来施行急救，邓喘着气对其左右说：“我知道参谋长地位危险，可是我觉得自己人何必杀自己人？”有人问邓知不知道凶手为谁？邓叹气说：“我认得，可是真料不到他杀我”。于是大家追问凶手姓名，邓则摇头不答。由于伤势沉重，乃由总部转送至韬美医院诊治。邓铿自己感到伤重，不可能好转，不过他很泰然，对家人说：“我的才学不如朱执信，执信已先我而死。身为革命党人，为国家牺牲，也是值得的。天下不容好人，付之叹息而已。”
3月23日午前5时，这位孙中山倚重的革命军人终告不治逝世。死时才38岁，英年有为，不幸死于国事，令人万分哀痛。
邓案发生后，政务厅长古应芬怀疑凶徒匿居香港，派夏重民赴港密缉，获知主谋者为陈炯明族弟陈远生嗾使黄某收买凶手谋刺，曾密报香港政府。
邓铿殉难消息传至桂林，胡汉民、许崇智、蒋中正均伤悼恸哭，孙中山尤为悲怆，电陈炯明云“仲元遽以创死，伤哉！平日忠于国事，勇于奋斗，前途之望，正复无量！壮年遽殒，不止粤中惜此人才也。”廖仲恺致蒋中正函云：“仲元遽遭惨害，吾党健者又弱一个，吾侪与仲元相处逾十年，道义之交海内有几？追怀良友，辄复怆然出涕。渠生前至爱赣园，临终亦以执信为念。赣园适与执信墓相对，故拟卜葬于此，已电园主协和（李烈钧）借地矣。”
邓铿被刺后五日，3月26日，孙中山在桂林的大本营内召开紧急会议，讨论当前动向，咸认为后方没有可依靠的支援和接济，是无法向前推进作战的。因此是否北伐？必须先问明陈炯明的态度。正如诸葛武侯北伐之前，需先平定南蛮。于是在会议中决定，北伐军以一部潜师先到梧州，再由西江回到广州；另一部潜师先到韶关，再由北江压迫广州。
桂林的决定最重要是机密，可是这道密令发出后，北伐军先遣司令谢文炳（许崇智的旅长）已经进抵全州，接到这道密令后，即转报陈炯明，陈得到谢文炳的报告，立即采取行动，秘密调回驻扎浔州以上的叶举、杨坤如等所属粤军五十余营，扫数开回梧州。并令驻广州的粤军第一、第二两师加强戒备。准备用武力阻止北伐军回穗。同时电询胡汉民，问孙中山是否班师？胡答以当前情势欲进不能，只好作归计。
4月9日，孙中山偕同许崇智、朱培德等离开桂林，行抵濛江即遇到陈炯明的部队在该地布防。孙下令这些布防军队不得阻止北伐军，否则武力对待。
4月16日孙中山抵梧州，即召集军事会议，孙说：“在桂林时我们没有后方，现在到梧州来也没有后方。我们只有以广州为后方，从韶关出师。”与会人士一致赞成，孙乃决定先返广州解决陈炯明以安定后方。这时陈少白、曹亚伯均自广州来梧州，为陈缓颊。孙很生气说：“他总不能阻止我革命！”
孙中山在梧州和肇庆两次电召陈炯明来商讨一切，陈均不肯应召，乃决定免除陈的陆军部长、内政部长、粤军总司令、广东省长各职。胡汉民认为如果操之过急，恐生变动，不必太严厉处罚。黄大伟、魏邦平亦劝孙息怒，于是乃派汪兆铭见陈转达孙的意旨：（一）省长、总司令让出一职。（二）北伐军需换新枪。（三）北伐军军费须于六个月内筹齐。另一方面孙令蒋中正进兵肇庆。
这时陈炯明在广州的兵力单薄，所属叶举等部尚在南宁，所以不敢明白反对孙中山。乃电请辞去内务总长、陆军总长、广东总司令、广东省长各职。
4月21日孙中山下令免除陈炯明内务总长、广东总司令、广东省长各职，令其专任陆军总长，广东总司令一职即行裁撤，广东陆海军均改归大元帅直辖，并任命伍廷芳为广东省长，魏邦平为卫戍总司令。
魏邦平原是亲陈炯明的，现在则转变到孙中山一方。他的部队已有三师调回广州，因此孙任命魏为卫戍司令。他是有力量可以控制局势的。
陈炯明在广州接到孙中山调职命令后，乃召开紧急会议，由于广西的陈炯明嫡系军队未能及时赶回，第二师师长洪兆麟请假在上海未归，而魏邦平的态度又已转变，同时拥护孙中山的广东军队李福林部福字军由韶关向南开进，许崇智部第二军由肇庆向东开进，广州无力可守，因此他宣布“遵令卸职”，4月21日离开广州，回到故乡惠州。同时命令其嫡系部队退出广州，布防于石龙、虎门一带。一面电令叶举等放弃广西，率兵回粤，准备叛变。
21日许崇智的第二军由肇庆乘轮在广三路终点河口登陆，20日转乘火车赶到广州。孙中山也由三水抵达广州。
这时，陈系的军队一二两师还有留在广州未走，而在西江上游的陈军实力也很雄厚。当时第二军参谋长蒋中正主张北伐军宜缓出发，先清内患，再图中原，立即进攻石龙和惠州以消灭陈部，然后回师扫荡叶举所部。孙中山宽大为怀，以陈氏叛迹未彰，又追随多年，不欲绝其自新之路，乃派伍朝枢前往惠州迎接陈炯明回省，共商北伐大计，并亲自电陈，劝其以陆军总长名义率军北伐。陈炯明回电的语气很恭顺，但也显露不肯服从命令，有“放刀成佛，卖剑买牛”句。
4月28日，孙中山在广州命温树德、陈策等收编在粤北洋舰队全部，将其完全改组，另派专人主持。陈炯明部对海军重炮的火力有所顾忌，不敢抵抗。孙见陈炯明无叛乱事实，遂仍加以延用。令陈以陆军总长名义接收广东总司令职权，指定肇、阳、罗、高、雷、钦、廉及梧州等地为陈军防地，派叶举为粤桂边防督办名义统率之。广州由第三师驻防。并派古应芬等到惠州迎接陈炯明回省接收总部职权。陈有电向孙请假，对陆军总长一职不再推辞。
在这种新形势下，孙中山令北伐军集中韶关、南雄、仁化。改道江西北伐。北伐诸军绕道不经广州，自三水转舟，直溯北江而上，经清远而至韶关。所有北伐大军自接到命令后，不及两个星期就全部在韶关集中。
4月28日北方直奉战争爆发。对南方来说，这是一个好机会，如果北伐就可以收渔人之利。
5月4日孙中山偕同胡汉明、许崇智等由广州前往韶关，并颁下北伐总攻击令。8日北伐军在南雄与赣南镇守使岳兆麟部开始接触，就在这时接到奉军战败的消息。
孙中山在韶关誓师北伐后，北伐军的编组是：李烈钧负责中路，许崇智担任右翼，黄大伟担任左翼。从5月中旬到5月下旬，北伐军以破竹之势先后占领南安、新城、崇义、信丰、虔南、龙南等县。
5月7日孙中山任命于右任为讨贼军西北第一路总司令，陈树藩为第二路总司令。
就在孙中山专心北伐之时，陈炯明竟不顾大局，乘机叛变。
原来北伐军大有进展之时，广州却落入陈家军（当时孙中山如此称呼陈炯明嫡系军队）手中，陈的亲信叶举等不听命令，于5月8日率军回抵肇庆。10日孙电令广州卫戍司令魏邦平，非有大本营命令各军不得开进广州，然而“陈家军”对孙这道命令却置之不理。5月18日“陈家军”涌入广州，提出了“清君侧”，“除宵小”等口号，其对象是指胡汉民、廖仲恺、许崇智等。20日叶举等公开联名致电孙中山，要求复任陈炯明为广东总司令，魏邦平也在电报中列名。当时叶举部有陈军50余营，魏邦平兵力不能相抗，又是陈的旧部，只好附名了。
叶举等通电发出后，当时留穗的国民党员汪兆铭、马君武等乃先行驰赴惠州征求陈炯明的意见。陈对汪、马两人表示：“我为了党谊和人格起见，绝对不会反对中山先生，对于部下行动亦必负完全责任，倘有不听命令而反对中山先生者，我只有自杀以谢国人。”
汪、马由惠州回到广州，陈部的杨坤如派兵企图占据兵工厂，马君武乃赴白云山叶举总部访叶，吁请叶派兵制止，叶允下令维持，并且对马说：“总统是我们的父亲，我们做儿子的当然服从父亲，现在总统要我们率兵回防，我们两三日内一定遵令回防。”
孙中山在韶关闻知陈部种种极为愤慨。蒋中正这时在上海，5月25日曾电胡汉民、廖仲恺、许崇智等：愤陈党盘据广州，逆命作乱，力主先定粤局，巩固后方后再图北伐。
陈部既屯集广州附近，因之人心皇皇，广州一夕数惊，叶举部按日向财政部滋闹索饷，财政部长廖仲恺因请孙中山暂时返穗镇慑，胡汉民则加劝阻，认为返穗有三害：一为回省定受包围；二如受包围消息必然中断；三如陈炯明抗命，前途不堪设想。
可是孙中山因收到汪兆铭、马君武的报告，不疑陈竟敢叛变，认为自己返穗既可镇慑，又可使北伐将士认为后方无变故，可以安心北伐。乃命胡汉民留守韶关大本营，遂于6月1日自率卫士返回广州。
在孙中山由韶关回广州之前，5月27日下令“陈炯明以陆军总长办理两广军务，所有两广军队悉归节制调遣”。陈炯明接到这道命令后不置可否，但有电报回答说：已饬叶举等回防，并以人格生命担保叶举必不发生轨外行动。
孙中山回到广州后，获悉“陈家军”在广州滋意胡为，派捐筹饷，明抢暗劫，极为震怒，打算召集叶举等当面谈话，解决军饷和移防问题。但是叶举不敢见孙，先一天离开广州到石龙去了，孙怒上加怒，曾密令海防司令陈策开炮轰击“陈家军”，又被左右劝阻作罢。
6月12日孙中山召集广州各报记者举行谈话会，表示对“陈家军”的态度，孙说：
“我北伐的目的，在于打破北方武人的专制，不料广东军人武武相护，反对北伐。陈竞存（炯明）本人出身秀才，他反对北伐可能是由于政见不同，他的部下反对北伐，却是为了拥护武力。我出兵八月没有获得进展，问题在于武人专制，在后方掣我的肘。我改道江西北伐，是由于湘赵（指赵恒惕）表示服从，成为我们的友军，所以取道湖南，我们必须走到岳州才能遇见敌人，出兵江西，则走出广东一步就可以遇到敌人。不料陈竟疑心改道是为了要对付他们。我由广西回到广州后，北伐军乘车向北江出发，陈竟存才知道我并无不利于他的企图。但是陈家军由南宁开回，在浔州举行秘密会议，歃血为盟，他们一定要恢复陈总司令的职权，否则誓不罢休。他们经过肇庆、三水、河口开到广州，其兵力共有六十营，这时，北伐军义愤填膺地请求我回师平乱，我劝他们按照原定计划继续北伐，后方问题由我负责处理。我回到广州已有十多天，而陈竞存和他和部下没有一个人前来见我，却用兵力威胁，向我索讨军饷。他们口口声声说我不应当罢免他们的总司令。各位都知道，废督裁兵是我回到广东定下的大政方针，总司令是变相的督军，陈竞存没有反对裁撤总司令的任何理由，何况总统有用人行政之权，任何人都不应反对。我今天委曲求全，派陈竞存以陆军总长兼办两广军务，算是仁至义尽。而陈系军人却继续张牙舞爪，我回广州如果自己没有把握，决不会投入陈系六十营军队的大包围中。我为了保全广州秩序，今天特请舆论界来讲讲道理，希望你们在十天内将陈系军人不法行为尽量揭露，告诫他们全部移驻广州城外三十里，听候宽大处置，否则我一定顺从民意，加以驱逐。有人叫我孙大炮，我以前用炮打过莫荣新，今天将以同样的大炮去打这些不听命令，目无法纪的陈家将！”