正當第一營苦戰之時，大股敵軍逼近團部，作爲預備隊的第二營立即投入戰鬥，營長劉峙率部過河，與敵人展開肉搏，將敵人擊退。正午，敵人再攻，劉峙所部官兵雖傷亡過半，但還是將敵軍打退。不多時，林軍向教導團陣地撲來，包圍圈越縮越小。何應欽急命右翼別動隊的第三營增援上陣，而該營不久也陷於敵軍的反包圍圈內，並與第一、第二營失去聯繫。
下午，有一處陣地被敵人突破，陣線幾乎崩潰，敵軍衝到團部指揮所附近，大喊要“活捉蔣介石和蘇俄顧問”。在團指揮所的蘇俄顧問束手無策，極感憂慮，蔣介石更是急得像熱鍋上的螞蟻，在指揮所裡反剪着雙手，急速地踱來踱去，嘴裡面不停地叨嘮着：“娘希匹，林虎這雜種，想置我於死地！想置我於死地！”
這時，陳誠也站在蔣介石身旁，炮打不響，他也乾着急。蔣介石看着他氣不打一處來，說道：“你這個炮兵連連長爲什麼不試試，把炮架起來打打看？！”隨即偕同蘇俄顧問跟着陳誠前往炮兵陣地。蔣介石在日本留學三年多，學的就是炮兵專業，他要去炮兵陣地看個究竟。
說來也巧，陳誠將一門山炮稍加調整，裝上炮彈，親自拉火，“轟”的一聲響了，炮彈落在向第一團指揮部蠕動的敵人中間，隨即有幾個敵軍士兵被炸死。陳誠喜出望外，立即命令其他5門炮都架起來調試，結果均打響了。炮彈雨點般地落在敵羣之中，敵人紛紛棄陣而走，炮兵大顯神威。校軍陣地上的官兵看到這戲劇性的一幕，頓時精神一振，紛紛對敵人發起反擊，敵軍開始動搖。
雙方苦戰至正午，粵軍許旅從右翼趕至，加入第三營的陣地，敵軍這纔開始潰退。
下午，第一團和粵軍許旅協同追擊敵兵，不意進至和順村落入敵人包圍圈，林軍總預備隊進行反攻。許旅不支而退，一團第一、第三營又被包圍，傷亡慘重。尤其是第三營，死傷散失幾盡。在這種情況下，團部官兵一面整理隊伍，堅決抵禦；一面到處搖旗吶喊，迷惑敵人，使敵人不敢輕易冒進。
當第一團在曾塘村、和順村浴血奮戰的時候，擔任左翼的錢大鈞率領的第二團一直滯留在棉湖東南方的鯉湖，無法前進。後來得到當地農民的協助，才找到通路。下午2時後，該團到達和順，在側面給敵以有力之攻擊。林軍乃被打敗，向五華、興寧退去。棉湖之戰，以東征軍的勝利而告結束。
棉湖之戰是第一次東征規模最大的一次戰鬥，是對黃埔校軍和蔣介石的一次嚴峻考驗，黃埔校軍僅以區區兩個團力敵林虎6個師，並大獲全勝，一時軍威大振。
3．攻克惠州
3月21日，蔣介石馳電汕頭，向粵軍總司令許崇智告捷。下午5時，粵軍總司令部行營接到胡漢民的電報：“總理逝世！”這無疑是一個晴天霹靂。
實際上，3月12日，孫中山已在北平去世。當時因東征軍正在轉戰之中，爲了不影響將士情緒，消息沒有公佈。等到第一次東征勝利結束之後，所有的將士都享受着勝利的喜悅之時，孫中山逝世的噩訊才被允公開，全軍將士馬上由喜悅墜入哀悼之中。
25日，蔣介石在野戰醫院撫視傷病兵之後，撰感言如下：“斬草須要除根，擒賊必先擒王，不誅叛逆陳炯明，不算革命真男兒，剜其心肝，祭我總理神靈，肅清東江餘孽，實行三民主義，繼續先烈生命，完成本黨責任。”
3月27日正午，蔣介石在興寧縣城東門外集合黃埔軍官學校教導第一、二兩團全體官兵，沉痛哀悼孫中山的不幸去世。
30日，在興寧縣北門外刁屋壩舉行“追悼大元帥及陣亡將士大會”，各軍官兵以及縣屬政、學、農、工各團體共約五千餘人列隊參加，蔣介石在大會上恭讀祭文。公祭之後，蔣介石又在孫中山靈前宣讀誓詞：“我陸軍軍官學校全體黨員，敬遵總理遺囑，繼承總理之志，實行國民革命，至死不渝。謹誓。”
棉湖大戰後，陳炯明、林虎殘部退至五華、興寧，作固守狀。五華、興寧是陳炯明之根據地，又是林虎之巢穴。林虎將所剩兵馬收攏聚結，堅固此地，以圖喘息、覓機復取既失之地。
針對林虎之“收縮五華，固守興寧”的戰略，3月15日、16日、17日，蔣介石先後下達了命令，決定“用迂迴收擊之法，由左縱隊改走小道，直趨五華，乘敵不意、先佔五華，以拊興寧之背”。
3月17日下午，第一團不顧極度疲勞，強行軍120餘里，於18日晚抵五華城下。當時敵軍主力已開往興寧，五華守軍王得慶未作積極防備。當夜，第一團輕鬆拿下五華。
19日，第二團和粵軍第一旅轉攻興寧城，此爲林虎司令部所在地。林虎坐鎮城內，一面據城固守，一面飛調援兵，企圖拼死決戰。東征軍攻打數日，無所進展。在這種情況下，蔣介石決定先肅清城外之敵，然後才趁勢攻城。
20日上午，粵軍第一旅首先打退了神崗山之敵，接着又激戰於南濟橋，運用正面吸引、側面包抄的戰術，將城外之敵逐人城內。下午，東征軍各部冒雨攻城。教導第二團在新豐街佔據樓房，瞰制城內，猛攻西門。敵人驚惶失措，紛紛向東門逃去。東征軍俘敵千餘，繳槍兩千，林虎棄城而逃。從1922年4月以來爲林虎所盤踞的興寧城遂被攻克。
五華、興寧酣戰之際，張民達師出潮安，舉豐順，牽制敵軍於韓江。興寧既克，張師由韓江北上，順利佔領梅縣、蕉嶺、大埔。教導團和粵軍第一旅，聯合向平遠追擊。洪兆麟部完全逃向閩邊，林虎全部潰入贛省。興寧之役後，東征軍向惠州開進。惠州由陳軍將領楊坤如盤踞。
楊坤如之第六軍轄4個旅，每旅兩團，每團有兩個機關槍連，每連有機槍6挺。在叛軍中人數、裝備、編制都比較優良，全軍官兵共約五千餘人。但，楊坤如盤踞惠州後，肆意盤剝，不得民心。
此次攻打惠州之前，滇、桂兩軍曾兩度與楊坤如交手，均未討得好處。第一次孫中山回到廣州成立大元帥府就任大元帥後，於1923年3月間，派桂軍劉震寰大部、劉玉山全部和滇軍第一軍胡思舜全部共約萬餘人圍攻惠州，楊坤如率部負隅抗拒。相持了5個多月，滇、桂軍想不出破城的辦法，遂於是年8月間，自動撤退。
第二次是1924年二三月間，滇、桂軍再度圍攻惠州。這次圍城與第一次不同，第一次只從陸路作戰，水路還沒有封鎖，這次就連水路都截斷。滇、桂軍圍攻了月餘，叛軍依然頑抗，孫中山把虎門要塞炮多門運至飛鵝嶺，連續向城裡轟擊，但因步兵不能配合作戰，結果仍是徒勞無功。滇、桂軍覺得沒有辦法可以把惠城攻下，也就把圍城的兵力，逐漸減少了。
1924年冬初，陳炯明糾合全部叛軍進犯廣州，分爲中、左、右三路進兵。中路洪兆麟任指揮，左翼葉舉任指揮，右翼林虎任指揮。洪兆麟部將到惠州時，楊坤如率部響應，夾擊圍城之滇、桂軍，滇、桂軍大敗。
叛軍楊坤如盤踞惠州，已達3年，榨取人民財產不計其數，而士兵待遇極低。軍中早已頗有怨言，適廖仲愷派孫子香來惠州，找到了楊坤如部將駱鳳翔勸他歸編大元帥直轄，其中厲害孫子香一一道明。駱風翔雖也覺得連年戰爭太傷元氣，但他恐其他各旅長反對，遂請各旅長座談，秘密商討這個重大問題，各旅長的意見都認爲由大元帥府直轄，於各人的前途有利，遂議決由各旅長聯名通電請楊坤如下野。
楊坤如接電後，即召集各連長以上會議，在會上極力反對歸編大元帥府，並要求一致堅守惠州。但各官佐都認爲惠州不能再守，如軍長一定要死守惠州，可以將槍械交還軍長，請軍長自己死守罷。楊坤如覺得衆叛親離，只得接受各人的意見，答應下野，但以必須保護其生命財產和家屬之安全爲條件。翌日，楊坤如帶着3個在盤踞惠州時期新納的妾侍、40擔白銀、幾十擔行李細軟衣物和家屬多人離開惠州，逃往香港。
楊坤如下野後，各旅長決議成立各旅聯合辦事處，推駱爲聯合辦事處主任，並派員至廣州向廖仲愷覆命。不久大元帥府將惠州反正叛軍編爲大元帥府直轄兩個旅，暫歸滇軍軍長鬍思舜指揮。4月20日，擔任東征左路的滇軍，和平開入惠州城。至此，第一次東征之役，宣告勝利結束。
這次東征將陳炯明軍全部逐出東江，保衛了廣東革命基地。黃埔軍校在這次東征中接受了鍛鍊、考驗，革命政府由是掌握了一支新型的部隊，改變了過去軍事上受制於人的狀況。東征的勝利擴大了革命影響，傳播了革命思想，開拓了革命新局面，促進了工農運動的發展。此外，第一次東征的勝利也爲蔣介石撈足了政治資本。
三、平定楊劉叛亂和軍政整頓
1．肅清劉楊勢力
1925年4月6日，鑑於黃埔師生武裝在東征過程中的出色表現，從黃埔校軍的前景發展考慮，按黨代表廖仲愷的提議，國民黨中央執行委員會第七十七次會議，通過了建立“黨軍”案。
4月13日，國民黨中央發佈訓令，以黃埔軍校兩個教導團爲基礎，建立國民黨黨軍。4月14日，國民黨中央任命廖仲愷爲黨軍黨代表，29日，任命蔣介石爲黨軍司令官。
這支部隊所以稱爲“黨軍”，是因爲在軍中建立了黨代表制，“凡軍隊一舉一動，都受黨代表的指導與監督。．換句話說，就是受黨的指導與監督。”其實，黨軍的建立過程中每一個環節都是蔣介石精心設計和負責執行的，所以黨軍的最終建立完全可以看成是蔣介石個人意志的初步實現。
東征勝利，叛軍仍在。雖然陳炯明的大部分主力部隊已被消滅，但是並沒有徹底清除，廣東的局勢並非完全穩定。本來下一步征討的目標就剩下陳炯明餘部了，可萬萬沒想到的禍起蕭牆，後院失火，討賊軍內部出現了分裂。
滇桂軍首領楊希閔、劉震寰本是起家於雲南、廣西的舊軍閥。第一次東征時，楊希閔任東征聯軍總司令，實際上抱消極觀戰之態度，總司令部形同虛設，與右路軍視同秦越。滇、桂軍屯兵於省城、博羅之間，逡巡不進。
東征未捷，孫中山於1925年3月12日病逝於北京。這時，遠居滇省的軍閥唐繼堯蠢蠢欲動。原來1923年孫中山重建大元帥府時，曾請唐出任副元帥，不料爲唐拒絕。及孫中山病逝，唐以爲可以一舉吞併廣東，遂於3月18日發表通電，宣佈就任副元帥之職。企圖以孫中山合法繼承人自居，篡奪南方政府權力。唐還聲稱，要率兵10萬，進駐廣東。國民黨中央執行委員會明令駁斥了唐的所謂“就職”通電，並聲言討伐。
唐還籍此引誘楊劉叛變，他允許楊希閔返回雲南大理招兵，而楊則表示“擁唐入粵”。劉震寰親赴雲南，催促唐軍早日動身。此時，陳炯明、林虎、鄧本殷、申葆藩等，也公開或暗中向唐示好。
恰與此時，東征軍遠駐東江，廣州十分空虛，楊、劉認爲正是起兵的絕佳時機。4月初，劉震寰發表通電，指責國民黨中央通電討唐爲“不當”之舉。5月初，楊希閔潛赴香港，會見段祺瑞的代表和唐繼堯。唐以副元帥名義，委劉震寰爲廣西軍務督辦兼廣西省長，並認可段祺瑞委任楊希閔爲廣東軍務督辦兼廣東省長。
是月中旬，聯唐派在香港皇后酒店開會，楊希閔、劉震寰、馬素、陳廉伯出席會議，唐繼堯、段祺瑞、林虎、鄧本殷以及香港當局均派代表參加會議。會議決定由馬素與香港政府接洽，由港英提供軍火；由楊、劉在廣州發難，推翻廣州政府。楊希閔即自任滇桂聯軍總司令。
楊、劉叛亂的事情敗露後，代理大元帥胡漢民和汪精衛等人主張向楊、劉妥協，曾派出鄒魯作爲代表，前往香港勸說楊、劉二人回穗，共商大計，表示如果需要，可以改組大本營，以滿足兩人的政治要求。楊、劉二人不僅沒有接受，反而狂妄地讓鄒魯轉告胡漢民：“你要打的話，我讓你打三天不還手。”
4月27日，廖仲愷、許崇智、蔣介石、加倫等在汕頭市桂園秘密磋商，決定東征軍回師廣州，討伐楊、劉，由廖仲愷先行返回廣州，佈置一切。5月13日，汪精衛由北京南下，抵達汕頭市粵軍行營總部與廖仲愷、許崇智、蔣介石、朱培德、加倫就討伐楊、劉一事交換意見，鑑於“省局危急，宜剋日戡定”，決定放棄潮梅，班師回穗，並推定蔣介石任軍事總指揮。
會後，蔣介石命令各官長及下屬士兵就編制變更、聯絡規定、勤務改良、材料添減、職權劃分、職務規定、補充招募、俘虜及戰利品之處置、調遣升級、賞罰休假等項，提出意見，以更好地加強部隊建設。並對勞勳卓著者，秉公褒獎，對臨陣脫逃者嚴加懲罰，以正軍心。