吴佩孚亲率精锐部队刘玉春、张占鳌、靳云鹗等师，兼程南下增援湘中。不料才到武汉不久，汀泗桥败讯已至，吴大帅席不暇暖，立即从武汉南下，赶至贺胜桥亲自部署。他坚信自己的部署万无一失，向部下自诩说：“昔以汀泗桥一战而定鄂，今以贺胜桥一战而定天下。”
当这位吴大帅在贺胜桥紧急布防时，北伐中央军第四、七、八军前方高级指挥官也已齐集咸宁，共商进攻贺胜桥的计划，会议决定：攻打贺胜桥的战役由李宗仁任总指挥，指挥四、七两军为攻桥主力，唐生智的第八军为总预备队，并调第八军的何键、夏斗寅部自嘉鱼渡江，绕攻汉口、汉阳，以拊吴军之背。计划既定，李宗仁遂于8月29日令第四军仍沿铁路前进，进逼贺胜桥正面，第七军则出咸宁东北，自王立本攻击贺胜桥以东地区。此时，吴部大军也已在贺胜桥严阵以待，双方主力云集，不惜倾全力作决定胜负的一搏。
30日拂晓，一场恶仗打响了。李宗仁率陈可钰、张发奎、陈铭枢、夏威、胡宗铎亲临前线督战。国民革命军前线官兵个个奋勇争先，如万只猛虎向敌人同时进袭。敌方也恃险顽抗，重机枪、山野炮乱施淫威，战场上刹时成了一片火海。然而敌人的火力封锁挡不住北伐军将士的迅猛进攻，敌之一、二道防线相继被突破。四、七军劲旅全力向贺胜桥敌军正面冲锋前进，其势锐不可挡。敌阵动摇，败兵潮水般向贺胜桥溃退。吴佩孚亲上贺胜桥头督战，以机关枪、大刀队排列桥上，凡畏葸退却的，立被射杀。吴并手刃退却旅、团长十数人，悬其头于电线柱上，以示有进无退。
在吴佩孚亲自督阵下，敌军抵抗复又顽强，机关枪扫射，疾如飙风骤雨。所赖北伐军将士士气极旺，喊杀连天，李宗仁等高级指挥官也浴身火海，现场指挥，敌终不支，不顾大刀队阻遏，慌不择路，落水而逃，一时河中尸体塞流。数万名兵士因后退无路，被迫向大刀队作反冲锋，吴佩孚见大势已去，夺路乘火车逃命，数千兵士不及避开，被火车压死。主帅既遁，敌军溃败更速。北伐军将士乘敌混乱，冲过铁桥，于当日12时攻占贺胜桥阵地。
李宗仁未作稍怠，率军乘胜追击，于31日黄昏进抵武昌城下。吴军败兵纷纷从前线溃退下来，赵荣华命令督战队挥舞大刀乱砍乱杀，杀得那些兵士们火性大发，有的竟然开枪向大帅专车射击，打死副官1人，伤了卫士2人。到了这个时候，吴才被迫允许败兵通过。北伐军将城团团围住，李宗仁拟乘敌喘息未定，一举而下武昌，于是由自己担任攻城总指挥，陈可钰副之，连续组织3次攻城。无奈武昌城垣高而坚，护城壕沟又水深没顶，加上守城敌军已有准备，闭城死守，抵抗顽强，城垣一时难下。几次攻城不克后，为减少伤亡，改硬攻为长期围困，待敌弹尽粮绝后，再行夺城。蒋介石因江西战事，调李宗仁率第七军赴赣，北伐军攻城司令为邓演达。
第八军何键、夏斗寅部在嘉鱼北渡长江，9月6日攻克汉阳，7日续占汉口，第四军攻围武昌，血战40天，于10月10日全胜攻克。吴佩孚率残部逃窜豫境，北伐军乘胜追踪进据武胜关。叶挺独立团及其所在的第四军，在湖北战场英勇杀敌，为北伐大业屡建奇功，“铁军”之称威名大振。邓演达任北伐军武汉行营主任。
吴佩孚逃到信阳后，他手下的心腹大将靳云鹗又联合国民军向他进逼，他不得不退回郑州。这时，奉军又以援鄂为名，派大军杀向中州，显然要夺他的地盘。吴佩孚这位显赫一时的孚威将军，终于把家底全输掉了，他不得不放弃郑州，向四川逃走。
当北伐军在两湖与吴佩孚主力作殊死战时，吴曾檄调5省联军总司令孙传芳入湘应援。但孙传芳其时正打着“壁上观”的主意，企图让吴军与北伐军先混战一场，由自己坐收渔翁之利。不料，北伐雄师长驱北进，两湖转眼而定，孙方如梦初醒，急调主力防守江西，另以一路进攻湘鄂，期捣北伐军侧后，进而囊括两湖。然而，北伐军对进攻赣省早有准备，不待敌动，先发制人，在两湖大局初定后，便提前实行占领赣、皖、苏、浙、闽，以消灭孙传芳的计划。于是北伐军第一、二、三、六军成为攻赣主力，由蒋介石亲自率领，分3路向江西进攻，同时于9月初檄调围攻武昌的李宗仁第七军赴赣，充作江西战场左翼，沿长江左岸东下，进驻阳新，控制长江下游，巩固武汉，相机进取赣北。
北伐军右翼军分自赣江两岸及赣西地区，向南昌进攻。9月19日，程潜所部的第六军和王柏龄所部的第一军第一师，在南昌城内的省署警备队和工人、学生的配合下，一举攻下了江西省会南昌。
孙传芳听到南昌失守后，大为震惊，立即命精锐部队第一、二、十方面军从南北反攻南昌。9月22日，双方在南昌展开激烈争夺战，北伐军寡不敌众，被迫退出南昌。
9月23日，蒋介石的总司令行营移到宜春，策定了收复江西的作战计划，其要点以第三军全力及第一军之第一师协力攻南昌；以第六军主力攻永修，一部策应南昌之攻击；以第二军之一部向峡江方面警戒，该军主力与第一军之第二师攻取樟树；以第七军一部沿长江南岸警戒，该军主力攻占九江；第十四军及第二军之第五师，攻击吉安。24日，蒋介石下达了各部之攻击命令。
李宗仁率第七军主力进抵横港，本应由此往武宁与程潜之第六军会合，不料得报第六军已不在武宁，该处已有敌军把守。前面情况不明，后退之路已断，友军不知去向，李宗仁恐再前进，地势于己不利，乃决计放弃进攻九江，改道南下，寻找第六军。于是全军舍东而南，翻越羊肠山，向箬溪前进。
李宗仁已探知箬溪有敌军精锐谢鸿勋部2万多人驻守，故采“先发制人”战术，过山后即主动向箬溪之敌展开进攻。敌顽强抵抗，激战一天，战况无进展。李宗仁即派预备队李明瑞部取迂回战术，自左翼隐蔽地带向敌阵地右翼逼近，李明瑞部突然出现在敌右后方，并以雷霆万钧之势压向敌阵，敌全线动摇，七军将士乘机呐喊冲杀而上，敌军全面崩溃，分向修水、德安逃窜，七军将士奋勇追击，俘获近万人，敌主将谢鸿勋重伤后侥幸逃脱，后因伤重，治疗无效而毙命。
李宗仁从缴获敌人文件中发现江西友军战况：第六军和第一军第一师曾攻取南昌，得而复失。1军第1师师长王柏龄弃职潜逃，第一、六两军已西撤，孙传芳军正在分途追击中。
李宗仁当机立断，决冒孤军深入的危险，继续率部东进。
10月3日拂晓，第七军到达德安郊外。德安城南有九仙岭、金鸡山拱卫，城西北有一列岗峦可资防守，地形险要，据守条件十分有利。德安守敌为孙传芳另一精锐卢香亭部，有近4万人。卢闻谢部全军覆没，即加固了工事，配有铁甲车数辆，载野炮十余尊，往来巡梭，布防十分严密。
李宗仁不惜一切代价，决心一战。指挥7军向德安县城发起攻击。卢部使用山炮、野炮、机关枪等各种武器，居高临下，向李宗仁的进攻部队猛烈射击，枪声的密集，炮火的猛烈，较之贺胜桥战役有过之无不及。7军将士无一退缩，李宗仁亲自上阵督战。从拂晓至下午2时，七军官兵伤亡已达2000余人，第9团团长陆受祺阵亡，全团打得仅剩副团长、连长、排长各一人。7军将士仍然前赴后继，攻势未曾稍减。下午6时，7军左翼之陶钧团在与敌数次肉搏后，冲破敌左翼，占据了南浔铁路桥，并迅速扩大战果，自铁路桥南下，向敌纵深阵地冲击，敌阵线大乱。李宗仁立即指挥所部再次向正面之敌发起猛攻，敌不支，弃阵而逃，渡河溺死者数百，未得逃跑被俘或投降的达数千人，德安落入七军手中。
南浔铁路被李军截为两段，致使南昌之敌与九江之敌断了联络，赣南之敌失却归路。孙传芳急调九江、南昌守军反攻德安，已进入鄂东南的敌军也被迫回援，这样李宗仁的第七军不仅在德安予孙军卢香亭部以重创，而且有力地支援了友军，挫败了孙传芳在北路、中路的图谋，对九江和南昌的克复亦具有决定性的影响。
李宗仁在德安战役后，果断决定迅速撤离德安，寻找最近之敌，迅速歼灭之。当他得知敌军陈调元、王普两师抵达箬溪10余里的王家铺，陈、王两师是孙传芳军劲旅，两师计有近3万人，而第七军因连日苦战，亦进亦退，将士已极度疲乏，兵员也仅存7000余人。面对强敌，李宗仁再次下定死中求生、坚决歼灭敌人的决心，激励七军官兵连续作战，以快捷、猛烈的行动向王家铺之敌主动发起进攻。双方激战多时，均无法得手，战至午后，程潜部赶到，合力将敌击溃。
10月12日，蒋介石亲赴南昌南门外，组织围攻南昌，但连攻3日不克，各军牺牲重大，蒋介石不得不下令暂撤南昌之围，撤退到高安县城设立司令部，命全军暂行休息，以检讨江西战场第一期作战得失。15日，蒋介石制定了《肃清江西计划》。将江西的北伐军编为左、中、右3路，自己亲任总指挥。左路指挥官为李宗仁，并从武汉调第四军张发奎师和贺耀祖部湘军独立二师统归李宗仁指挥。右路军指挥官为第3军军长朱培德，中路指挥官为程潜。第一军第一、二两师作总预备队，由刘峙任指挥官。
11月1日，北伐军在江西开始第2期作战。2日，左路军向赣北进攻，再次攻克德安，然后转向攻取九江。中路军进攻奉新、安义，肃清了南昌的西南守敌。右路军肃清了南昌外围敌军。随后，左、中、右3路大军会攻南昌，8日占领了南昌。孙传芳见败局无可挽回，他急急忙忙逃回南京去了。
11月9日，蒋介石将总司令部移往南昌，命各军追敌。李宗仁左路军担任肃赣北任务。占领湖口、武穴的贺耀祖师向窜往赣东之逃敌追击，张发奎部直趋黄梅，截击陈调元、王普残部，主力则由白崇禧指挥，在徐槎、马口两地截敌，俘获近3万人，枪械不计其数。至此，孙传芳在江西的10万主力几乎全部被歼，赣境内残敌全部扫清。第七军在江西战场上屡建战功，“钢军”之称名闻遐迩，李宗仁也成了蜚声中外的北伐名将。
冯玉祥一行分乘汽车19辆，随行百名卫兵，沿张家口至达库伦大道，于1926年3月22日到达库伦。
鲍罗廷领着于右任、陈友仁、顾孟余、徐谦、陈启修等30余人于4月3日到达库伦，与冯玉祥讨论国民党和国民军合作的细节问题，鲍罗廷对冯玉祥说：
“您拥有中国最刚毅的军队，口称救国，但不知您的救国方针具体计划如何？何时实现？假设您的救国大策优于国民党，我们可以离开国民党来助您；假设您没有，就请您加入国民党，接受其主义和政策，联合一致，并计革命的成功，这是我们的希望！”
冯回道：“我是一个军人，不懂政治，更没有具体办法，耿耿此心，只知道要革命。”
冯玉祥本无参加国民党的愿望，经鲍罗廷这么一说，面临抉择问题，经过一夜的思考，决定加入国民党。
冯玉祥由库伦抵达莫斯科，受到莫斯科东方大学和中山大学四五百名学生的热烈欢迎，使冯深受感动。
苏联政府把冯玉祥一行安排在富丽堂皇的欧罗巴旅馆。冯从未住过如此豪华的大厦，心里老觉不安，要求换一家较小的旅馆，未得许可。冯想到国内的战友正在艰苦地战斗，面对美肴佳馔，无法下咽，于是自己上街买了些萝卜、大葱回来佐膳。
冯玉祥拜会了许多重要的苏联领导人，如季诺维也夫、加里宁、托洛茨基、拉狄克、伏罗希洛夫等。斯大林其时住在黑海养病，他给冯玉祥写信说，等他病愈后再行约会。冯感到苏维埃主席加里宁没有一点官架子，完全像一位朴实的农民。冯玉祥与拉狄克作了长谈，他请拉狄克给他讲了列宁主义。冯为了表示对苏联的好感，将本来在德国读书的儿子冯洪国、女儿冯弗能入中山大学读书，二女儿冯弗伐入飞机制造厂当学徒工，半工半读。冯玉祥身边的人也去基辅和莫斯科的学校学习。
冯玉祥在苏联期间，先后派刘骥、李鸣钟、徐谦去广州，报告冯玉祥已在苏联率全军集体加入国民党，刘骥同谭延闿、徐谦、宋子文、孙科等人，协商了冯部和广东国民政府今后的关系，确定了冯部从北方协助国民革命军北伐的进行，国民政府对国民军按照国民革命军的标准，一律待遇。冯玉祥完全同意。
冯玉祥心情激动，难以成眠，拟订了一份颇具有革命色彩的中国政治改革《计划大纲》：改善人民生活，由国家尽力辅助，使每家最少有1万元之财产；凡有百万元以上之产业，百万元归其所有，其余则全移归国家或地方，自愿将百万元以上之数呈国家或地方者，奖励之；其有逃匿国外或将款私存外国银行者，则取销其目标或处罚之；铲除资本教育制度；
建设须积极向科学化、机器化、电气化。
苏联答应支援冯玉祥的国民军40万军队的军事装备。冯满怀信心地对人说：“现在有了办法。”
冯玉祥在苏期间，每周有两个下午请朱务善、周达文讲有关中国革命问题，请蔡和森讲国共合作、三大政策等问题。冯颇受启发，向蔡提出，请蔡做他的老师，同他一起回国，帮助他做政治工作。蔡因在莫斯科另有工作任务，不便离开，即向冯介绍了刘伯承到冯部做政治工作。冯玉祥一再要求共产国际委派刘伯承随同他一起回到国民军内，重整旗鼓，东山再起。共产国际同意了冯的要求。
7月26日，冯玉祥离开莫斯科返回。随冯同行者除苏联顾问乌斯马诺夫和中共党员刘伯承外，还有中共党员蒋挺松、曾晓园、穆济波等，他们本是留法学生，后转入莫斯科东方大学。
冯玉祥在途经库伦逗留时，得知国民军已与国民党发表联合宣言，很高兴。国民党中央任命冯为国民军党代表、国民政府委员及国民党军委会委员。
9月16日，冯玉祥到达五原。五原是个人烟稀少、荒凉冷落的城镇。冯玉祥同国民军将领鹿钟麟、邓哲熙、过之翰、孙岳、方振武、弓富魁、邓宝珊等一一相见。国民军此时除原驻甘肃之外的武装力量，尚不满5万人，驻在五原的队伍仅有张凌云、弓富魁、徐永昌、方振武、冯治安等部。刘汝明、孙连仲两部在南口作战时，伤亡惨重，国民一军的精锐部队基本上为韩复榘、石友三带走。方振武所率领的国民五军还较完整地保存了实力。韩复榘、石友三等将领因率部队西撤，给养困难，乃投靠了阎锡山的晋军。冯玉祥抵五原后，国民军各部闻讯纷纷向五原集中，韩复榘、石友三等部也相继归来。
9月17日上午，国民军各部将领公举冯玉祥为国民联军总司令。冯遂于中午12时，在五原举行就职誓师受旗典礼，接受党旗，宣誓就职，并发表“自我怀抱与献身革命的信心的宣言”，即《五原誓师宣言》。这在历史上便是著名的“五原誓师”，冯在誓师大会上宣布成立国民联军总司令部，并正式宣布国民军全体将士集体参加中国国民党，参加国民革命，当场宣读了誓词：“国民军之目的，以国民党之主义，唤起民众，铲除卖国军阀，打倒帝国主义，求中国之自由独立，并联合世界上以平等待我之民族，共同奋斗，特宣誓生死与共，不达目的不止，此誓。”于右任代表国民党中央执行委员会授予国民党旗，并宣布接受全军官兵加入国民党。
五原本是小县城，冯部大军云集，饷糈浩繁，给养维艰，枪械弹药，补充不易。张作霖将国民军通向内地的交通断绝，切断各种物质供应，使冯军更加缺吃少穿。部队因从南口战役败退下来，东零西散，但冯亲自检点整顿各部人数、枪数，3日之中即整顿就绪，全军井然有序，皆大欢喜。顾问乌斯马诺夫翘着大拇指，称赞冯是天才组织家。
刘伯承、邓小平、宣侠父、刘志丹等一批共产党员在国民军中担任政治工作，又有苏联顾问的帮助，国民军开始改变愚兵政策，部队规模和战斗力显著增强。
冯玉祥决定取道甘肃，出援西安，而后出潼关，会师郑州，分兵10路援陕。
国民二军李虎臣和国民三军杨虎城部，自1926年2月起被吴佩孚支持的刘镇华的镇嵩军10万余众围困西安达8个月之久，西安城内饿毙者暴尸于市巷，甚至发生了以死尸充饥的现象，实到了易子而食、折骸而炊的绝境。
吴佩孚支持西北军阀张兆钾、孔繁锦、吴新佃举兵进攻驻甘肃的国民军，企图抄冯军后路。国民军刘郁芬、蒋鸿遇坚决抵抗，猛将孙良诚和足智多谋的张维玺等奋力作战，一举歼灭了张、孔、吴等部，并缴获了大量战利品及储藏的粮食与现金，解决了部分军需，打通了东进的通道。前锋孙良诚师抵达咸阳，刘镇华军弃城逃走，孙军不战而取咸阳。
孙良诚下令渡渭河，遂打败小股敌军，到达未央宫附近的猴儿寨。孙军仅1万余人，孤军深入，后续部队一时难以到达，而所面临的强敌刘镇华镇嵩军有10万之众，双方实力悬殊，与刘军相持多日，未有成果。时遇连阴雨，数日不停，孙军官兵淋雨数日，以水泡生玉米充饥，孙良诚放声大哭，并准备退却，但随军的苏联顾问坚决反对退却，孙良诚只好坚持继续进攻。正在进退维谷之际，冯玉祥派的后援部队赶到。经一昼夜激战，敌方因后路被袭，全线动摇，分别向潼关、同州、武关等处溃退。
11月27日，西安之围被解，孙良诚告捷，冯军乘胜前进。
在西安城被围期间，守将杨虎城对李虎臣说：“如果城破了，我们弟兄俩只有在钟鼓楼上一同上吊。”冯部将领吉鸿昌率部进城时，令所部官兵将随身带的干粮救济“二虎”的士兵，“二虎”的士兵感动得泪流满面。被困在城内8个月中，城内冻饿而死的军民5万人之多。
西安解围后，“二虎”举行革命大祭会，杨虎城献上挽联一幅：“生也千古，死也千古；功满三秦，怨满三秦。”
西安保卫战吸引了10万镇嵩军，分散了吴佩孚的兵力，配合了国民革命军的北伐。这一胜利，使冯部国民军士气大振，扭转了被动局面，在甘陕两省站稳了脚跟。冯玉祥满怀豪情抒诗：“拼命流血求解放，一往直前不回头。重层压迫均推倒，要使平等现五洲。”
冯玉祥同刘伯承及乌斯马诺夫等于1927年1月26日抵达西安。西安已由于右任改名为“红城”。冯玉祥视察西安城后，采纳苏联顾问动员民众打扫除的建议，冯和于右任亲自出动，同抬垃圾筐，满街清理。
冯到西安之前，杨虎城、李虎臣面对白骨垒垒、疮痍满目的惨状和“和平期待会”分子的攻击，心灰意懒，决心从此离开军界。冯到西安后，以于右任为国民军联军驻陕总司令，邓宝珊为副司令。许多善后事宜，需要杨虎城协助办理。冯托杨的赵副官带信给杨，信中说：“惟陕局敉平，百端待理，务请为党为乡，勿遽离省，以助右任同志早拯陕西民众，而利吾党大计之进行，是所至盼。”
于右任、邓宝珊又都是杨在靖国军时的老友，更急于请杨回来。冯玉祥又派姚维藩持函赴渭北找杨，信中高度赞扬杨虎城的功劳，再次恳切地请杨出山，以助革命大业。此后，冯玉祥、于右任又派张之江和共产党员史可轩等人去三原催促，杨虎城才回到西安。
杨虎城回西安同冯玉祥见面，仍请求“允许其解甲归田”。经冯玉祥、于右任、邓宝珊等人几度敦劝，杨终于接受了冯玉祥委任的国民军联军第10路总令司职，杨虎城的旅改为军。
冯玉祥在战斗中收编了不少队伍，全军的数额已近20万人。国民党政府认为冯已据有陕、甘、宁地盘，遂将协助饷项由每月100万元减为30万元，因而饷械相当困难。
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