正当北伐军重新部署攻势时，北军也迅速部署坚守，以待援军开到。蒋之中央军的直接对手是吴佩孚。吴此时拥军二十万，战力称强，他一直未对北伐军正眼相看。及至北伐军攻克长沙，吴佩孚这才感到事态严重，决定倾巢南下，对付北伐军。但国、奉、直大战尚未完全结束，吴的精锐之师一时尚无法到达湘境。吴便暂时部署原驻各军和附近各军进行抵抗，由其湖北督理兼第二十五师师长陈嘉谟和代理湘鄂边防督办李济臣二人负责指挥，共有三、四万众。于武长路正面沿汨罗江设防。江北岸之长乐街、浯口市、张家碑等地一线由原第一路司令宋大霈、第十七混成旅（余荫森）和部分湘军防守；洞罗铁桥附近之长乐街、南渡河、夹塘一线，由原第四路司令董政国率王梦弼第六混成旅、李乐宾第七混成旅和叶开森部邹振鹏防守；平江地区由陆云第十五混成旅防守。均构筑工事、铺设地雷和电网，以逸待劳。孙建业第二混成旅沿河配备。
18日，北伐军开始进攻。蒋于19日上午游岳麓山，祭蔡锷、黄兴等墓，访云麓宫、万寿寺、岳麓书院。晚7时方回行营。看情形蒋甚是安闲，战火中不忘游览雅兴。
第七军夏威第一路军向孙建业第二混成旅进攻，旋肃清将军山地区之敌，开始涉江强渡。当日渡过汨罗江占领浯口市。第二路由胡宗铎指挥，由滑石滩强渡汨罗，占领张家碑，俘敌六百余人；李之第二路军亦死伤二百余人。继而进入山地，穷追溃兵，于8月23日，进抵大沙坪。时第四军已于攻克平江后，一路追击溃敌，进占大沙坪，继向汀泗桥穷追，已越过第七军，向西北前进，七军也将错就错改向东北前进。李宗仁并派军一小部助第四军攻打汀泗桥。七军主力则东进越过崇阳，直奔咸宁，向贺胜桥前进。
这是因为当时无线电机陈旧，李随七军前进后，即失去与第四军的联络，从汨罗北进以来，两军各自为战，李宗仁只能指挥自军而已。因此两军未能分进合击，而是于大沙坪会师后，两军交错换路，变易作战地区。第八军因未能涉渡（水深）而于8月20日始过汨罗，比四、七军迟过一日。
20日，蒋发表对外宣言。指出“无论何国人士，能不妨害国民革命军之行动及作战者，一切生命财产，中正皆负完全保护之责；若有利用不平等条约，援助军阀，害我国民，致中外人民所不容，中正纵欲保护其友谊，亦恐碍于正义。则此不能不于战前声明，以求我友邦谅解者也。”
同日晨，吴佩孚率刘玉春、陈德邻、张占鳌、靳云鹗等数万人自保定南下。25日到汉口，召开紧急军事会议，决定先守汀泗桥。同日，孙传芳亦于南京召开军事会议，决定“援赣方略”。
23日，蒋与白崇禧谈时局问题。同日，发告全国民众书，提出了他的建国纲领，共有三十三条。开头所讲是中国发展的必要条件，共六条：
中国经济得充分发展，必有国家独立为先决条件；发展实业，改善农民生计；生产力的充分发展，使工人阶级生活状况有改善机会；农、工业发达使人民购买力增高，促使商业发达；在经济发展，基础上解决教育文化事业的发展；废除不平等条约，普及中国新法律；收回租界，使反革命势力无所凭藉。
其次是政纲：
军事稍定，即召开国民会议，建立全国统一政府；对外废除不平等条约，重订平等互惠、尊重主权的双边条约；撤退在中国的外国驻军；撤销领事裁判权；收回租界。收回关税自主权；收回教育权；非经中国政府同意，外国人不得在中国自由设置产业，创立银行，发行纸币；建立廉洁政府，铲除贪官污吏，肃清旧政府积弊；“确定人民集会、结社、言论、出版、居住、信仰之自由权。”统一财政；取消田赋附加税，停止预征钱粮，废除一切苛捐杂税，禁止向贫民摊派军饷；免除灾区钱粮和欠租；限制重利盘剥；禁止种植、运输、吸食鸦片；严令军队与民众合作，不许拉夫和强住民房、学校；整顿国有和省有财产，发展实业；政府设法拨款救灾，没收逆产赈灾和抑平米价。
扶助工农商学团体及其发展；军事底定之省，即遵孙中山《建国大纲》实施训政；促进地方自治，实行民选省长、县长、乡村自治机关，并由人民自动召集乡民、县民、省民大会，改进乡、县、省政；改良农村组织，整理地制、制定最高租、税额法律，增进农民生活。
颁布劳工法及工厂条例、工会条例：确定工人最低工资；禁止中、外厂主及职员虐待工人，并改良工厂卫生，特别保护童、女工；确定教育经费，不准因任何原因提借；增加小学教员薪金，减少学生学费。改良士兵生活，提高士兵教育；将没收逆产一部分给老弱残废的士兵。
确定和增加行政教育机关下级职员薪金，并承认其组织；促进男女平等，承认妇女选举权、被选举权，及一切法律上与男子平等。
农业方面，清查户口；丈量地亩；组织各乡警卫团，使人民得以自卫；修筑各县马路；疏浚河道；培植森林；改良币制，禁止滥发纸币；由政府财力帮助平民举办生产消费合作事业。
以上各条中，可以看出无土地改革或平均地权的项目，只有租税限额的规定。这就难以发动农民，中国的封建经济关系就难以打破。谈何民权与民生？而对外国人的不经中国政府许可，不得自由发行纸币之条，也留有一大空隙，好像中国政府将在一定条件下，允许外国人在中国发行纸币。
对于农、工，并未允许成立工会、农会的条款，使工人、农民在厂、村中无一定的自治权，则扶助工、农也粹系空话。尤其没有农会，就更谈不到反封建，因而孙中山的民主主义革命思想，当然无从实现。即使规定了条文，蒋也很难实施，何况根本未有条文呢？
同日（8月23日），蒋于羊楼司召开军事会议，决定了四路进军，直取汀泗桥。以第四军（两个师）从崇阳、通山进逼汀泗桥；第七军于占领蒲圻后，会攻汀泗桥；第八军之一部，亦于占领蒲圻后，会攻汀泗桥。第八军主力，沿下江、嘉鱼，从侧后抄袭汀泗桥。
部署好军事后，蒋又于24日致电中央执行委员会，要求中共答复陈独秀于《向导》上发表的《论国民政府北伐》一文是什么意思，以免生误会。他说该文反对北伐，破坏两党合作精神，不能容许。蒋这时，个人专制气焰日益发展，对于北伐发表不同意见，本属政党言论自由范围，你自管北伐，别人也自管可以有不同意见。而且蒋当年反对孙中山1924年北伐时，就不只是言论问题，而是拒绝孙中山的军事命令。他可以拒军命而不顾，人则发表不同意见而不可，此种个人专断独行之暴君作风和气质，真是咄咄逼人。何以有此怪现象发生？日无民主政治体制，以保证人民自身权利和限制独夫专权也。可见民主政治之重要，恰如一国之生命线。
次日（25日），蒋又拟定江西进军计划。本计划共分三个进攻时机或时期。第一个进攻时机，为中央军克复武汉时；第二个时机，为北伐军尚未决心进攻江西，而福建周荫人已进犯潮、梅（广东）时；第三个时机，为福建周荫人不犯潮、梅而援助江西时。于此三时机中任何一个时机，无论敌人如何行动，北伐军皆可以进攻江西。
同日，吴佩孚率刘玉春驰抵汉口，准备防务。
于此军务倥偬之际，蒋于26日读《嘉言钞》、《菜根谭》。对“逆来顺受，居安思危”颇有感触，自言，“如能顺应环境，必可冲破险关，将其计而就之，则天下无难事矣。”他把“逆来顺受”，理解为顺应环境，为什么逆来顺受，对谁适应，适应什么环境？此处并未指明，总不是对吴佩孚和孙传芳等人吧？这显然是对苏顾问和中共势力而言。自孙中山逝世以后，蒋就伪装拥护三大政策，对苏顾问的权力和中共的影响便是顺应环境，并“逆来顺受”的。但现在，他于掌握中央军权和政权之后，已不再是逆来顺受了，而是暂时的适当隐忍，因为他还不敢马上脱离苏联帮助和中共的支持，还要利用之。而这种隐忍中，他又“居安思危”，随时准备“清共”反苏。
在同一天，蒋电令袁祖铭左翼军于攻克武汉后，占领荆沙。
李宗仁第七军自过汨罗江后，沿途都是崇山峻岭和羊肠小道。人烟稀少，林木无边，行军极其艰难。人谓此地向无大军经过，就是太平军北伐时，也未涉足于此。当地百姓们见他们军纪良好，便设茶饭相待，并为之探听消息，当向导，非常积极。而北洋军则深遭人民反对，因而到处流窜。第七军之一、二两路，于23日在北港会师。这时第四军已越过第七军，穷追溃军，急驰汀泗桥。至25日夜，已迫近汀泗桥。
敌军宋大霈、董政国将残敌收拢，据守该地。陈嘉谟也率军万余人前来助战。
汀泗桥为武长路二大著名铁桥之一，附近为沼泽地区，位于长江南岸，水深港阔，甚是险要。陈嘉谟防守铁桥两端和附近高地，第四军与之激战竟日，未能奏效。26日，江水暴涨，进攻益无希望，真是望桥兴叹，天堑难过。正因为如此，敌军则麻痹大意，以为可以高枕无忧。陈铭枢十二师三十六团团长黄琪翔，忽然献计夜渡，乘敌不备，竟然偷渡成功，遂于拂晓自敌背后攻击。叶挺独立团亦发起正面攻击，敌军遂于慌乱中，夺路而逃。27日上午10时克汀泗桥。28日，七军克咸宁，敌军退守贺胜桥。此时，吴佩孚派精兵数万，进驻贺胜桥。同日，吴亲自到贺胜桥指挥作战。
29日上午10时蒋由蒲圻至咸宁，过汀泗桥，见死尸累累，惨不忍睹，可知汀泗桥战斗之残烈。
守贺胜桥者，为吴氏嫡系第十三混成旅、陈嘉谟二十五师、刘玉春第八师等。此外又有马济、宋大霈、董政国各部万余人，总计约十万人。还有铁甲车、山炮、野炮数十门，重机枪二百余挺。军力雄厚，远过北伐军四、七两军。其主阵地，设在桥前高地杨林垱、王本玄一线。同时吴又传檄孙传芳自江西进攻，诱使袁祖铭叛离北伐军，由湘西袭扰。
蒋介石于同日（8月29日）下午5时在咸宁召开军事会议，参加者有李宗仁、白崇禧、唐生智、陈可钰、张发奎、陈铭枢、夏威、胡宗铎等。会中决定由李宗仁指挥，进攻贺胜桥，直捣武汉。唐生智第八军变成总预备队，同时要第八军何键师，自嘉鱼渡江，绕攻汉口，以拊敌背。
会议后，李宗仁即指挥四、七军会攻贺胜桥。四军攻正面，七军自王本玄攻击贺胜桥以东地区。四军为中央，夏威率一、八旅任右翼；胡宗铎率二、七旅任左翼，与四军并肩前进。8月30日，李下令攻击。李和各官长亲临前线督战。吴佩孚也亲临阵地督战，并以机关枪和大刀队对退回者射死或砍死，曾手刃退回旅、团长十数人，悬其头于电线杆上，惨绝人寰。因此敌军抵抗极为顽强。但北伐之四、七军更是顽强冲锋，官兵主动，以犬牙交错之势箝制、包围敌人，各个击破，最后集中攻击桥头，敌军不支，反身向督战部队开枪射击，杀出一条血路，一哄而逃。北伐军攻克贺胜桥。敌军残部退守武昌。
次日黄昏（31日），四、七两军抵武昌城下。蒋以为，攻克贺胜桥后，收复武汉只在指顾之间，不费吹灰之力，非常轻敌，便令第六军集中通城，戒备修水孙传芳军，命四、七军立刻爬墙攻城。但因梯短，敌人城上防备极严，因伤亡极大而失败。9月1日，蒋任李宗仁为攻城司令官，第四军副军长陈可钰为副司令官。进行二次攻城，又失败。
9月2日上午11时，蒋介石自蒲圻启节，于下午7时到白纸坊市，路过贺胜桥，见吴佩孚手刃其官兵尸体仍横陈桥畔，腥臭难闻，不禁慨叹一番。
同时开始筹划进攻孙传芳军队的军事计划。这是因为，武汉未克，呈相持局面，蒋深恐孙传芳乘机自江西出兵，侧击其后，便及早部署攻赣计划，先发制人以应不测。并令何应钦于粤闽边界处相呼应，进攻福建。决定于9月5日以前出兵攻赣（江西）。
9月3日，蒋介石亲自率司令部白崇禧、加伦到武昌城南涂家湾车站，召开攻城会议。当时蒋并未分析敌情，即严厉下令：“武昌限于四十八小时内攻下。……一定要攻下！”各将领闻言面面相觑，未发一言，又开始第三次攻城。李宗仁此时对蒋则更为不服，觉得他“遇事往往知其不可为而为之，……总喜欢遇事蛮干，一味执拗，不顾现实。第三次攻城指挥官仍旧。蒋此时调刘峙第二师接防忠孝门。并立赏格，凡登上城垣者。长官赏二百元，士兵赏一百元。最先登上者，赏三百元。
同日，蒋任何应钦为东路军总指挥，率第一军、第三师和张贞新编第十四师，进攻福建。
9月5日，武昌第三次攻城开始。仍未成功。正于攻城之际，蒋忽然邀李宗仁一道赴城郭视察。此时，李宗仁认为蒋未当过下级军官，一定会临阵害怕，便默察蒋氏，见其在枪林弹雨中，仍是态度从容镇定，颇具主帅风度，又对之非常佩服起来。此时，蒋介石也深感硬攻无望，便立即下令停止攻城。时吴佩孚也正在汉口指挥死守。
9月5日，刘左龙正式声明附义国民革命军，被任为第十五军军长，开始炮击汉口查家墩吴佩孚司令部。吴氏即仓皇北逃。自河南增援之吴军，亦为刘左龙所扼住。刘于9月6日占领汉阳。7日进占汉口。吴军全部北退，只余式昌孤城，成了瓮中之鳖。攻克武昌，只是时间问题了。定，除第四军继续围攻武汉外，其余部队立即挥师东进，进攻江西。正当孙传芳实施他的“宏伟计划”时，其部将邱伟、卢香亭、夏超、周凤岐等在蒋介石的策划下纷纷发动叛变，孙传芳部一溃千里。北伐军一举攻克孙传芳，势头直指长江三角洲。
蒋介石在两湖、江西战场用兵的同时，并没有放松对奉系张作霖的游说工作。一方面，防止奉军南下帮助吴、孙两军，另一方面，离间吴、孙与奉张的关系，造成他们内部继续争斗，从而达到分化瓦解的目的。一定程度上讲，蒋介石达到了自己的目的，或许奉张也在打自己的小算盘吧。
在北伐军事中，最受人们非议的就是何应钦在闽浙战场的进展。蒋介石派何应钦指挥自己一心培植的黄埔学生第一军，作为偏师进军北伐军事战略部署中并不怎么重要的闽浙地区，明眼人一看就能感觉到蒋介石的用心所在。因为第一军在当时来讲是军事装备最好、战斗实力最强的一支参加北伐的部队，然而，“好钢”没有用在“刀刃”上，闽浙战场所取得的军事成绩最不如人意。可是，后来北伐前途一片光明时，何应钦麾下的第一军却最先占领沪杭一带，积极抢占革命的果实，为蒋介石不久以后的反革命政变奠定了军事基础。
