当时，桂系军阀在广东有5个军1个师。第1、2、3、4、5军总司令，分别由马济、林虎、沈鸿英、刘志陆、魏邦平担任。除第5军为广东部队外，广东督军莫荣新统率的桂军有4万多人。
援闽粤军由开始5000人，发展到2万多人。编2个军，总司令陈炯明兼第1军军长，辖李炳荣、洪兆麟、熊略、罗绍雄、邓本殷5个支队，及梁鸿楷、黄凤纶、丘耀西、陈炯光、罗翼群5个统领(相当于团)，驻福建漳州、龙巖等地。许崇智为第2军军长，辖吴忠信、关国雄、蒋国斌、谢文炳4个支队，及孙本兴率领的民军，驻永定、汀州地区。
援闽粤军回粤前，孙中山致电李绮庵、徐绍桢、邓子瑜等，要求发动各路起义，牵制敌后。派朱执信回广东，联络各地国民党旧部和民军，配合作战。
8月11日，岑春煊下令进攻援闽粤军，以沈鸿英为总司令，兵分3路：桂军刘志陆部为中路；湘军吕公望部为右路；靖国军方声涛部为左路，并林葆怿率海军前往诏安配合作战。
8月16日，援闽粤军分3路向桂军发动全面进攻：许崇智为右路军，率第2军从永定、上杭攻大埔、蕉岭、平远，趋梅县区、兴宁；陈炯明为中路军，以参谋处长叶举为指挥，率第1军李炳荣、邓本殷、罗绍雄、熊略等部，直趋饶平；参谋长邓铿为左路军，率第1军洪兆麟、梁鸿楷等部，由云霄、诏安攻潮安区、汕头。桂军虽占兵力优势，但作恶多端，民愤极大，政治孤立。援闽粤军以“粤人治粤”，“实行民主政治”相号召，受到广东各界人民拥护和支持，士气高涨。不到一周，右路军即在梅州市梅县区近郊击溃桂军1个团，连克梅县区、兴宁，直趋五华、龙川；左路军击溃桂军第4军总司令兼潮梅镇守使刘志陆所部，20日占领汕头；中路军克饶平、潮安区、直指丰顺、河源。第一期战斗，以全线胜利结束。
莫荣新惊闻援闽粤军攻占梅县区、汕头，急调驻肇庆第2军林虎部、驻韶关第3军沈鸿英部和驻海南李根源海疆军，到河源、博罗、惠阳区一带，组织防御，抗拒粤军。双方于河源、回龙、平山、马鞍等地展开激战，相持1个多月。在战斗关键时刻，9月16日，朱执信策动虎门要塞司令丘渭南脱离桂系独立。21日朱在调停丘渭南部和东莞民军冲突时，不幸中流弹牺牲。26日，第5军总司令兼省警察厅厅长魏邦平和广惠镇守使李福林也宣布独立，进军三水，切断桂军由梧州到广州的补给线。在此前后，黄明堂在雷州、黄志桓在钦廉起义，广东16路民军声讨莫荣新，粤军义勇军总司令邹鲁，下令讨伐桂系。阳江、阳春桂军陈铭枢等倒戈，整个南路已非桂系所有。全省工人、农民、学生等运用各种形式配合粤军作战。桂军后方不稳，严重影响到前方战斗。10月16日，粤军再克河源，战局急转直下。22日克惠州。29日克广州。桂军分两路退却；第1军马济部、第3军沈鸿英部沿粤汉路北撤；第2军林虎部、韩彩凤部绕三水退往肇庆。
11月初，粤军稍事休整后，即分两路，第1军向肇庆，第2军向粤北追击桂军。沿粤汉路北撤桂军，无心恋战，由乳源、星子，退回广西贺县八步。沿西江退却的桂军，韩彩凤1部在肇庆广利附近被击溃，大部退到距肇庆30公里的禄步圩时，又被粤军切断，万余人被包围，后经黄绍竑、李宗仁部接应，才冲出包围，撤往梧州。11月21日，陆荣廷不得已发出通电，表示桂军全部退出广东，从此结束桂系军阀对广东的统治。
陆荣廷不甘心失败，又与北洋军阀勾结，企图捲土重来。12月29日，北京政府任命陆荣廷为粤桂边防督办。陆以林虎、沈鸿英、马济、韦荣昌4路攻粤。民国10年(1921年)5月28日，孙中山令陈炯明由肇庆趋梧州；令许崇智由北江入广西，夹击桂军；李烈钧率滇、赣军，谷正伦率黔军攻桂林；并约湘军总司令赵恆惕出师攻桂。6月23日，桂军师长刘震寰在梧州宣布独立，沈鸿英迫于形势宣布自治，所辖42个营与陆脱离关係。7月19日，陆荣廷通电下野。9月30日，粤军占领龙州，陆荣廷逃往安南(今越南)，桂系军阀解体。