而另一方面，直皖战争中直系大胜后，一直以来和直系一唱一和的桂系，也拟借这机会混水摸鱼。具体计划是派兵入闽，想法是一石二鸟，表面上是伐闽，进军时顺道先灭粤军。
得知桂系计划，为了回应广东人粤人治粤的要求，陈炯明下决心率军回粤。
一九二零年八月十二日，陈炯明在漳州公园誓师，分左右中三路回粤。
以第二军全部任右翼，由永定、上杭、武平进攻大埔、松口、蕉岭、平远；由许崇智指挥，负责进攻韩江上游，占领梅易、兴宁为目的。
以第一军之一部任中路，由小溪、平和进攻铙平、平原，由叶举指挥。
以第一军之一部任左翼，由邓铿指挥，与中路军会合，共同进攻韩江下游，以占领丰顺、潮安、汕头为目标。
三路人马以攻占惠州为第一阶段的总目标。
与此同时，部署邹鲁、姚雨平等以义勇军名义在潮汕应援，运动刘志陆的亲信军队铙光、罗兼柔为内应。
粤军远戍福建已经两年，平素饱受桂系的欺凌压迫，凡有血气的人，早已不甘忍受。因此回师命令颁下，全军振奋，都抱破釜沉舟之志，以光复故乡驱逐客军为目的。
面对粤军的凌厉攻势，粤督莫荣新急调桂军精锐莫正聪，卢炎山、江永隆、刘达庆、卓贵廷、林虎、马济、沈鸿英及滇军李根源等部分头抵御。桂军驻粤多年，搜括自肥，军纪废弛，毫无抵抗能力，根本挡不住一心回家乡的广东佬。
八月十六日粤军便攻克大埔、潮州、梅县。
二十一日陈炯明抵汕头督师，孙中山特电嘉慰，电云：“粤军分路进攻，所向大捷，连得名城险要，使敌闻风而溃。……捷报传来，欣喜无量，由此绥定百粤，预祝最大之成功。”
粤军收复潮梅后，乘胜疾进，右冀进占志隆、龙川、河源。河源之战，桂军沈鸿英和林虎的主力惨遭击溃。中路进占永安，左翼由海陆军联合击破三多祝，进抵平山，距惠州仅四十里。
自从粤军攻克河源，平山后，桂军已没有抵抗能力。西江、北江革命军乘势突起。朱执信奉命偕吴礼和等策动虎门炮台起义，九月六日虎门炮台守兵正式宣布独立。
粤军回粤，得天时、地利、人和。在粤军进展顺利的同时，黄明堂、陈继虞、周之贞、王鸣亚、胡文灿、李天德、梅萼等各地民军纷纷起兵响应，西江、北江、琼岸等处都落入起义民军手中。
粤军第一主要目标是惠州，桂军全力固守，粤军屡攻不下。
孙中山乃致电闽督李厚基，请其迅速派兵支助粤军，以收夹击之效。在他看来，闽粤合兵当可收复惠州，惠州得则广州肇庆各地即不成问题。这时候闽军旅长王永泉和厦门方面的军队已和粤军合作。
九月二十六日，广州警察厅长魏邦平、广惠镇守使李福林在省城对岸河南宣告独立。所有内河兵舰及广三铁路均为收复，驻扎江门警卫军司令陈德春亦和魏李采取一致行动，在绥远炮台组织办事处。这样一来，桂军的交通全被扼断。
十月一日孙中山致电湘督谭延闿，促湘军出师助攻，直下北江以攻桂军。
魏邦平和李福林的独立，动摇了桂系在广州的根基，此时海军也采取行动支持粤军。
十月二十一日，粤军第二军进至黄麻陂，粤军熊略部占领横沥，邓铿部进至家公岭。三路合围后，粤军于二十二日一举攻克惠州城，桂军向博罗鲤湖退却。
江门警卫军和高、雷、钦、廉、琼各处民军四起应援，东江桂军进退失据，广州桂军又陷于被围攻中。
这时候的桂系已成强弩之末，只希望能安全离粤。
十月二十三日陈炯明召集军事会议于惠州，决定总攻广州计划。以左翼军扫除增城的桂军，向龙门埔前进，进攻广州的西北；以中路军扫除石龙的桂军，沿广九路右方前进，集中龙眼洞，担任东面的攻击；以右翼军扫除东莞的桂军，沿广九路左方前进，攻击广州东南。
二十五日粤军第一军攻克石龙，桂军向增城、东莞退却。博罗、石龙相继落入粤军之手，广州已无险可守。
二十六日莫荣新率领残军退出于广州，临行前，发出通电声称把广东交还北京政.府，同时取消西南自主。
二十七日粤军进入广州。?
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