北伐军第4军在贺胜桥稍事休整后，便顶着初秋的阵阵风雨于9月1日逼近武昌城郊，将该城四面包围。是役，叶挺率领独立团担任南湖通湘门一带的攻城任务，多次对敌发起攻击，击退敌人的突围，硬是用血肉之躯筑起坚固防线。10月10日，继攻克汉口、汉阳之后，北伐军以凌厉的攻势对武昌城守敌发起总攻，独立团率先突入城内，抢得作战先机。经过长达四十天的围城攻坚战，武昌守敌3万多人被瓦解，北伐军取得进驻武昌城的胜利。
武昌战役胜利的喜讯迅速传遍大江南北，极大地鼓舞了全国人民的革命斗志。摆脱军阀黑暗统治的武汉各界人民，更是欢呼雀跃，以各种方式庆祝北伐军取得的伟大革命胜利，对第4军作为中路主攻部队在北伐征途所作的重大贡献，无不交口称赞，誉其为“铁军”。尤其是北伐先遣队、战功卓著的叶挺独立团，更是被人民群众称为“铁军”中的“铁军”，叶挺被誉为“北伐名将”。当地人民铸就一面上书“铁军”两个大字的铁盾赠给第4军。为了表彰北伐战争以来牺牲的将士的英雄伟绩，独立团特筑烈士墓一座。墓前碑坊上书“浩气长存”四个大字，墓碑横额刻着“精神不死”，墓碑正中刻着“国民革命军第4军独立团北伐攻城阵亡官兵诸烈士墓”字样，左边刻着烈士的英名，右边刻着如下四句话：“先烈之血！”“主义之花！”“无产阶级的牺牲者！”“诸烈士的血铸成了铁军的荣誉！”
10月底，叶挺率部随第4军向自称“五省联军总司令”的孙传芳开战。东进途中，叶挺独立团奉命留驻鄂城，担任监视南昌、九江之敌动向以及封锁长江、切断敌人西进水道的任务，并于11月底调驻武昌南湖。此时，第4军开始扩编。新建第25师，独立团改编为第25师第73团，同时还组建第25师第75团，叶挺被任命为第25师副师长。正当北伐战争捷报频传、中国革命蓬勃发展时，1927年4月12日和7月15日，蒋介石、汪精卫先后在上海和武汉发动反革命政变，疯狂屠杀共产党员和革命群众。被大革命烈火映红的中国上空，顿时阴云密布，风雨飘摇。为了粉碎反革命分子破坏中国革命的阴谋，7月12日，中国共产党在汉口召开临时中央政治局会议，排除陈独秀的错误领导，成立由周恩来、张太雷、李维汉、李立三、张国焘5人组成的中央临时政治局常务委员会。会议决定以革命的武装坚决抗击反革命的武装，准备在湘鄂赣粤四省举行“秋收暴动”。周恩来等人明确提出动用叶挺、贺龙领导的部队，相机举行南昌武装暴动。其时，叶挺为第11军副军长，兼任第24师师长。
南昌起义前夕，第二方面军总指挥张发奎同汪精卫相勾结，积极策动反共阴谋，强令第二方面军高级军官中的共产党员退出军队或脱离共产党，并欲借上庐山开会为由，趁机解除叶挺、贺龙的兵权，吞掉我党所领导和受我党影响的第20军、第11军的第24师和第4军的第25师等部。时任第二方面军第4军参谋长的中共秘密党员叶剑英获知消息，当即与叶挺、贺龙等紧急聚会，共商对策。7月27日，赶在敌人出动之前，叶挺和贺龙先后率部奔赴南昌，和周恩来、朱德、刘伯承、聂荣臻等一起，立即投身到具有重大革命意义的南昌起义的紧急筹划准备工作中。
7月31日，叶挺奉前敌委员会书记周恩来指示，拟定起义作战命令：“我军为达到解决南昌敌军的目的，决定于明（8月1日）日四时开始向城内外所在敌军进攻，一举而歼灭之。”当时南昌驻敌有朱培德的警卫团、第3军和第6军的三个团，共1万余人。8月1日凌晨2时，由于第20军的一个营副告密，起义提前两小时打响。深夜，起义的红色信号将南昌城映得通亮，叶挺和贺龙等指挥所部向敌人发起猛烈攻击。顿时，各个预定攻击地点枪炮声大作，杀声震天，敌人闻之胆战心寒。起义军经过四小时的血战，于拂晓前全歼南昌城内守敌，起义一举成功，奏响了中国共产党独立领导武装斗争的高亢序曲。
起义胜利的当天，起义军以叶挺的名义公开发表了《告第二方面军同志书》，号召革命军人团结起来，共同为打倒反革命分子和帝国主义列强及新旧军阀等一切恶势力而努力奋斗。起义部队仍沿用国民革命军第二方面军番号，由贺龙兼代总指挥，叶挺兼代前敌总指挥，刘伯承为革命委员会参谋团参谋长。起义胜利的第3天，起义部队奉中共中央命令，按原计划相继撤离南昌，踏上艰难曲折的南下广东征途，准备到广东重建革命根据地。叶挺率第24师历时近两个月，突破敌人重重围追堵截，经临川、广昌、瑞金、转战福建，最后同贺龙率领的主力部队到达潮州、汕头、揭阳、海陆丰一带，坚持开展革命斗争。
南昌起义之后，叶挺曾护送周恩来到香港治病。其间，他写出《南昌暴动至潮汕的失败》一文。12月11日，叶挺作为军事总指挥，领导了广州起义。是役，敌人同帝国主义相勾结，对我军发起疯狂反扑。由于敌强我弱，广州起义遭到失败。国民党反动派遂大肆抓捕和屠杀共产党员。1928年春，中共广东省委在香港召开广州起义善后工作会议。李立三等人在极左思想影响下，片面追究个人责任，实施惩罚主义，诬陷叶挺表现消极、“政治动摇”等等。不久，接中共党组织的通知，叶挺赴苏联休养治病。同年秋，叶挺转到德国柏林。这个时期，叶挺因为遭到不公正待遇和失败情绪的影响，心情非常郁闷，为生计所迫，只好在柏林开起饭馆，为留学生服务。后来，叶挺带着家人一直辗转在奥地利维也纳、法国巴黎、德国柏林等地，一度以卖豆芽、豆腐为生。尽管如此，叶挺仍一心惦记着灾难深重的祖国，时刻关注着祖国的命运，时局的变化和共产党领导的工农革命斗争情况。为了迎接未来的革命斗争，叶挺集中精力研究军事问题，并攻读军事工程学和军事化学，学会了制造地雷等军事技术。
“九一八”事变的枪声，震撼了远在柏林的赤子之心。1932年秋，叶挺结束了欧洲的流亡生活，回到澳门，积极投入到抗日救国斗争中去，因为未能找到中共地下组织，1933年11月，叶挺加入李济深、陈铭枢等反蒋抗日人士组织的“生产人民党”。次年春，叶挺加入由宋庆龄主持的香港“中华民族革命同盟”会，并应邀担任军委委员，职责是联络国民党军队中的反蒋抗日将领及印刷宣传抗日的报刊书籍等，从此，他经常奔波在澳门、香港、福州等地，为抗日救亡呼号。其时，国民党的陈诚、陈济棠拉拢他到国民党中去，遭到叶挺的严词拒绝。
“七七”事变后，叶挺以个人名义向国民党政府提出改编南方红军游击队的建议，提议“将中共在江南各地的游击队组织一个军”，番号为“国民革命军陆军新编第4军”。当时，南方的红军游击队分布在江西、福建、广东、河南、湖南、湖北、浙江、安徽等八省十三个地区。后经中共代表秦邦宪、叶剑英等人与国民党政府就游击队改编问题多次谈判，蒋介石于9月28日被迫批准。叶挺被任命为新编第4军军长。中共派出项英担任副军长，兼任政委。在周恩来、叶剑英及各游击队领导人陈毅、谭震林、张鼎丞、粟裕等人的大力支持配合下，游击队整编工作很快顺利完成，并吸收大批医学界、文艺界、国民党军界和民族抗日志士加入新四军。后来，他们中的许多人都加入中国共产党，成为抗日骨干力量。早在组建新四军之前，叶挺专门从南京前往延安，听取党中央和毛泽东的有关指示。叶挺表示：“在党和毛泽东主席的正确领导下，坚决抗战到底。”
