陳炯明始終不願意對廣西用兵，曾派翁式亮爲密使，到廣西平樂去見沈鴻英。勸沈驅逐陸榮廷，攫取廣西軍政大權，宣佈廣西自治，願以軍費、軍火相助。善於投機的沈鴻英很快被說動，一口答應了陳炯明。
但是，一九二一年六月上旬，曾被粵軍收編的桂軍殘部，受陸榮廷鼓動，在高雷欽廉地區倒戈反粵，遂溪、廉江也有人響應。沈鴻英看形勢不對，加之受陸榮廷的利誘，又反過來對陳炯明出爾反爾。
六月十三日沈鴻英派兵由賀縣侵入連山、連縣、陽山，北江防軍李烈鈞舊屬賴世璜、李明揚等部不敵，敗退到韶關。
敗訊傳到廣州，陳炯明採取了緊急行動，派第一師師長鄧鏗爲北江總指揮，率軍抵抗沈軍，調回第二師師長洪兆麟部加強廣州的守衛。
粵桂戰火重燃，陳炯明根據湘粵聯防條約，請求湘軍出兵進攻桂林，搗襲桂軍的後路。
陸榮廷也根據多年來湘桂同盟的關係，派林虎到湖南，請求湘軍出兵北江，助以一臂之力。
趙恆惕爲之左右兩難，他不希望西南方面兵戎相見，再啓戰端，便發起邀請四川、湖南、雲南、貴州四省共同調停粵桂戰爭。
趙恆惕的建議只獲得四川的劉湘的贊成，雲南和貴州都沒有答覆。原來雲南的顧品珍因爲唐繼堯部下胡若愚、李友勳兩旅已由迤南開入廣西邊境，爲了共同對付唐繼堯，他曾和陸榮廷建立了祕密同盟。
貴州盧燾則因爲陸榮廷收容了貴州“逃將”王華裔，已派黔軍谷正倫、胡瑛兩旅開入黔桂邊境，與陸榮廷處於敵對狀態。王華裔是在劉顯世失敗後逃去湘西，又被假道湘西的滇軍趕走，逃入了廣西北部。
這樣，趙恆惕的四省聯合調停粵桂戰爭的計劃只能流產。
眼看粵桂之戰已不可避免，畢竟湘粵聯防條約要更重要些，而且一直以來從陳炯明處曾得到真心實意的援助，比如湘東反擊戰。趙恆惕在不能兩全的情況之下，只能選擇與陳炯明同進退。
桂軍打過來，陳炯明沒了別的選擇，只能橫下心來討伐桂系。
一九二一年六月十八日，孫中山下令對廣西總攻擊，二十六日發表命令，派陳炯明爲援桂軍總司令。
就在同一天，陳炳焜的部將，手握重兵駐梧州的劉震寰響應粵軍，宣佈獨立。搞得陳炳焜、莫榮新、韋榮昌等措手不及，匆匆忙忙地逃往潯州。
粵軍不戰而克梧州，孫中山隨後任命劉震寰爲桂軍第一師師長。
陸榮廷對梧州的陷落沒太在意，他下令沈鴻英進攻莫德、三水，又叫林俊廷等迅速由高雷一帶北進。這是雙管齊下的軍事計劃，不但可以直接威脅廣州，而且可以截斷梧州粵軍的後路。
但是，沈鴻英眼見形勢有變，哪肯爲陸賣命。暗中請趙恆惕轉達陳炯明，願意宣佈自治，履行以前的條約。
陳炯明這時不敢相信他了，粵軍馬不停蹄地向廣西深入。北江粵軍一路由信都、賀縣包抄沈軍的後路。一路由英德、韶關向西進攻。
粵軍爲保衛家鄉而戰，士氣高昂。從七月三日到八日，信都、陽山、連縣、連山都被粵軍收復。
七月九日，退往賀富山的沈軍將領黃自高、沈榮光等聯合推舉沈鴻英爲“救桂軍總司令”，宣佈廣西自治，脫離陸榮廷，與西南軍政.府保持一致。
這時候，黔軍谷正倫、胡瑛兩旅沿盆江南下，唐繼堯舊部胡若愚、李友勳兩旅由迤南開進，李烈鈞所屬朱培德、楊益謙兩旅由湘西開到，都集中在桂西北一帶。
此時，唐繼堯還沒回師雲南，爲了統一指揮，唐繼堯、盧燾把他們的部隊撥歸李烈鈞指揮。李烈鈞便號稱爲“滇黔贛討陸聯軍總司令”，準備向桂林柳州兩面進攻。
桂軍在大勢已去的情況下，將領們均紛紛通電和陸榮廷脫離關係。
七月十二日，桂軍旅長賁克昭在柳州自稱柳慶救桂軍總司令。十四日，桂軍統領秦步衢逐走了陳炳焜和桂林鎮守使李祥祿，自稱桂林救桂軍總司令。韋榮昌、劉達慶、韓採鳳在貴縣陷落後，也都宣言“自治”。
陸榮廷於七月十六日通電下野，把政權交與沈鴻英，並令龍州鎮守使黃培桂移駐南寧，代理督軍、省長兩職，他自己偕同譚浩明由南寧逃往龍州。
一九二二年八月十一日孫中山派馬君武爲廣西省長，派陳炯明爲廣西善後督辦。
九月三十日，粵軍攻克了桂軍的最後據點龍州，首先入城的是魏邦平部，桂軍殘餘部隊非降即潰，陸榮廷隻身逃往安南。
討桂各軍一部分撤返廣州，準備北伐。
此時，雄心勃勃的孫中山，召集粵軍將領、內河艦隊及飛機隊管帶，作動員講話：“此次粵軍進攻廣西，不到一月就把桂系蕩平，乃將士用命所致。現在兩湖已發生戰爭，當出兵北伐，統一中國，北伐之舉勢在必行，偏安一隅，只能苟全，而非久安，希望將士用命，戮力北伐。”
十月八日孫中山向廣州國會提出北伐案，獲得通過，十八日，在廣州舉行北伐誓師大會。
孫中山決定由桂林取道湘省北伐。偕胡漢民、許崇智等離廣州，沿西江入廣西。在廣西沿途巡視，經三水至梧州。
在梧州時曾向國民黨員演講：“梧州的革命黨部甫告成立，今天各位出席成立大會，人數雖只是二百人之譜，可是革命不在人多，如果要使廣西永遠成爲革命黨的基地，機關槍、過山炮都不可能，唯有革命主義纔是力量的源泉。我們必需要把革命真理傳播出去，這個責任就在各位身上。如果我們成功了，中華民國就會得救，就會富強。如果我們失敗，將來陸、譚、馬、莫諸強盜就會捲土重來，廣西數百萬人民又將淪爲奴隸了。”
這時候陳炯明率部駐防南寧，他仍反對北伐。
孫中山曾電促陳出兵，陳置之不理，且屯兵不進，揚言至少在半年以內休養整訓。
孫無奈，赴桂林之前，親往南寧防陳。
他知道陳的心思，便對孫說：“你應該支持我北伐。從利害觀點論，我北伐後，如果成功，中國統一，我當然不會再回廣東來。如果不幸而失敗，我又有何顏回到兩廣。所以我北伐後，兩廣一切全權由你主持，不過請你不要阻止我北伐，並且請切實接濟餉械。”
這番話是說到了陳的心裏，但陳對北伐仍沒明確態度，但似乎不像先前那樣反對了。