8月5口晚，在棲鳳渡神農殿，蔣介石召集隨行高級官員會議，商議第二期作戰計劃，重點是討論唐生智、李宗仁起草的第二期作戰意見書。
但，蔣介石支持了胡宗鐸的提案，並初步商定：以第一、四、六、七、八等5個軍爲主攻，在洞庭湖以東攻擊前進。以第九、第十軍爲助攻，在洞庭湖以西協同前進，會攻武漢。第二、第三兩軍集中醴陵附近監視江西，並策應主力作戰。在郴州會議的第二天，蔣介石即電催王天培、彭漢章部迅速趕往津市、澧縣，與前線部隊取得聯繫，配合行動。爲了親自督戰，蔣介石於8月9日乘炮艦抵衡陽，12日，又率總部重要人員乘小輪抵長沙。
蔣抵長沙的當晚，便在舊藩臺衙門召開了軍事會議。總司令蔣介石、軍事總顧問加倫、總參謀次長白崇禧、政治部主任鄧演達、第八軍軍長兼前敵總指揮唐生智、第七軍軍長李宗仁、第四軍副軍長陳可鈺等出席了會議。對於如何進行第二期北伐，實際上存在着三種意見：唐生智、李宗仁主張鄂贛不分先後，同時進攻；朱培德提出先用重兵擊破敵軍主力，再以相當兵力直趨武漢，移轉主力大舉入贛，即在克復武漢以前，破敵主力，轉兵江西；胡宗鐸、加倫、蔣介石等主張先鄂後贛，在奪取武漢以前，暫時監視江西，避免兩線作戰。
會議最終決定依出師前制定的先肅清湖南、會師武漢與國民軍聯合，進而打倒北洋軍閥、統一全國的總方略，先以主力攻略武漢，對江西則暫取守勢。
根據上述作戰方針，蔣介石對第二期北伐作了詳細部署，決定分兵三路。四、七、八軍組成中央軍，由前敵總指揮唐生智兼任中央軍總指揮，以武漢至武勝關爲作戰目標，其中四、七軍爲右縱隊，由李宗仁指揮，八軍爲左縱隊，由唐生智指揮，二軍、三軍、獨立第一師、第五軍第四十六團組成右翼軍，由朱培德任總指揮，以南昌至九江爲作戰目標，目前暫取守勢，待贛敵來攻，即轉爲攻勢。九、十兩軍組成左翼軍，由袁祖銘指揮，以荊沙至襄陽爲作戰目標。航空隊參加正面戰場作戰，一、六軍在前方部隊和炮兵團爲總預備隊。
中央軍各部進入指定地點後，於8月18日發起了總攻。
當北伐軍在湘江兩岸發起進攻，突破敵軍漣水、淥水防線直下長沙之際，吳佩孚正坐鎮長辛店，指揮直奉聯軍與國民軍在南口展開大戰．不願即刻南下。吳佩孚還致電孫傳芳，促他從贛西出兵長沙，以分北伐軍正面進攻之勢，被孫拒絕。
北伐軍遵令集結重兵於平江、淚羅、嶽州、澧州、安鄉一帶，以汨羅江爲第一道防線。因此，奪取平江就成了中央軍右縱隊第四軍的作戰任務和目標。中路獨立團和三十六團士兵勇往直前與敵殊死拼殺，經過一天的激戰，取得勝利。
平江的攻克，使革命軍得以從湘鄂邊界山地經由通城、崇陽，進入湖北境內，截敵後路，從而爲正面的左縱隊進攻武長鐵路敵人，攻取岳陽，消滅敵軍於黃蓋湖以南地區，創造了有利條件。
在北伐軍第四軍發動平江戰役的同時，第七、第八兩軍在蔣介石的指揮下，亦強渡汨羅江．分途攻擊敵軍。
右縱隊第七軍在李宗仁率領下，兵分兩路攻擊前進。與此同時，右縱隊第八軍，19日，已開始渡過汨羅江的艱苦征程。
緊接着，第八軍兵分三路繼續前進，成包抄之勢，將敵軍圍困起來，一舉予以消滅。
直到此時，國民革命軍第四、七、八各軍，自8月19日強渡汨羅江之後，奮勇攻擊江北之敵。連續作戰，將敵各個擊潰，前鋒直逼湘鄂邊境，汨羅江防線被摧毀，北敵不得不向嶽州、五里牌、羊樓司、通城收縮。
嶽州爲湘北重鎮和兩湖門戶，地處江湖交會點和水陸交通樞紐，歷來爲兵家必爭之地。在汨羅江防線崩潰以後，嶽州岌岌可危，無險可守。
國民革命軍第八軍擔任攻取嶽州的任務，8月21日，開始進攻。第八軍連續三次衝鋒，攻破其防禦陣地，吳軍向岳陽、云溪撤退，第八軍各部乘勝向嶽州推進。
葉開鑫、宋大霈部潰退嶽州後，見大勢已去，決定撤向湖北，但鄂軍不讓湘軍乘火車人鄂。葉部湘軍兩千餘人憤而倒戈，向第八軍投誠。22日下午，第八軍順利佔領嶽州。
爲清除通往武昌的障礙，截斷吳軍北逃的退路，第四軍集中力量於8月22日攻佔了鄂南戰略要地通城。
北伐軍自8月19日發動總攻到22日佔領嶽州。在短短的4天裡，就摧毀了敵軍精心構築的汨羅江防線，取得這次會戰的完全勝利，從而使湖南成爲北伐軍的可靠後方，爲打倒軍閥吳佩孚、奪取武漢和開闢江西戰場奠定了基礎。蔣介石聞訊大悅，電報嘉獎，以資鼓勵。
3．平定湖北
北伐軍取得汨羅江大捷後，把北伐的戰場推進到湖北境內。敵軍據守蒲圻、汀泗橋等地待援。
是時，湘軍、援湘軍首領趙恆惕向吳迭電告急，訴述“前線赤軍竭力前進”，前方將士不聽指揮，軍心渙散，
“非帥座親臨，萬難挽回”，“務乞帥節兼程南下”，“返鄂維持軍心”。吳佩孚見電，心急如焚，率其精銳部隊匆匆南下，8月25口晚，到達漢口。
此時，北伐軍先後佔領r崇陽、蒲圻，繼續分頭在鄂南猛進。23日，蔣介石召開羊樓司會議，決定分四路攻擊汀泗橋。並電示何應欽，令第二十師第五十八團及機槍連準備增援潮汕，如此，第一軍更無顧慮，如閩敵來犯，我軍應集中主力，擊破其一點，則彼必自潰。
蔣介石又致電廣州宋子文，催解五省通用票及公債券至長沙，以應前方急需，發表告全國民衆書，提出促進召集國民會議，廢除不平等條約，收回租界，統一財政等33項目標。致電廣州李濟深，分析閩敵勢態，謂：“以理與勢觀之，閩、寧雙方得贛比攻粵爲要，如未得贛而先犯粵，於其戰略政策上，皆爲失算，故中料其贛戰未啓以前，彼必不敢犯粵也。”還致電前敵總指揮唐生智，賀國民革命軍克復嶽州，並告知已派炮兵團第一營於24日來嶽州，歸唐指揮。
24日，第四軍第十師抵浪口畈、謝石畈，第十二師抵麂門鋪、崇陽。25日，第四軍進抵楊家畈、中和鋪；第七軍到達大沙坪、桂市口；第八軍各師分別集結於聶家市、云溪、臨湘、蒲圻、羊樓司之間，準備沿武長路，佔領汀泗橋，相機攻取武漢三鎮。
汀泗橋是咸寧以南的重鎮，南、西、北三面環水，東北至西南有粵漢路橫貫其間，東面是崇山峻嶺，儼然天然屏障，爲鄂南通往武漢之第一險要門戶。
北伐軍第四軍擔負攻克汀泗橋的作戰任務。25日，四軍全軍到達指定地點後，決定趁敵援軍尚未集結之前，首先消滅汀泗橋之敵。26日黎明，各部按作戰計劃，向汀泗橋進擊。
爲配合第四軍進攻汀泗橋，8月26日，第七軍由大沙坪前進，開往蒲圻，蔣介石於次日凌晨2時，從長沙出發，下午抵達蒲圻，親到陣前助戰，掩護與配合第四軍作戰。
27日早晨，總攻開始，經過各路軍協同作戰，幾個小時內將汀泗橋拿下，第四軍在汀泗橋的勝利爲北伐軍勝利進軍打開了通途。
當吳佩孚親率衛隊團、軍官團和正規軍等數萬軍隊，分乘專列火車，趕赴汀泗橋增援，到達賀勝橋時，汀泗橋、咸寧已被北伐軍佔領。這時，從汀泗橋敗退下來，吳部潰兵亦有1萬餘衆，他們遂決心在“鄂南第二門戶”賀勝橋再度與北伐軍較量。
8月29日，蔣介石乘火車由蒲圻抵咸寧，與各軍首腦商討進攻賀勝橋的作戰計劃。會議決定乘敵陣地未固，增援部隊沒有完全到齊之前，迅速攻下賀勝橋，定於8月30日凌晨開始進攻。當天晚上，蔣介石返回汀泗橋，對其他方面事宜做統籌規劃。
根據咸寧會議確定的作戰計劃，第四軍以獨立團和第十二師爲攻擊隊，第十師爲預備隊，集中全軍炮兵，由軍參謀長鄧演達統一指揮。8月29日傍晚，攻擊隊由咸寧向橫溝橋前進。30日拂曉，獨立團和十二師等向鐵路沿線左右兩側之敵進擊。經過激戰，逐個佔領了黃石橋、大路寥、北路學校一帶敵軍據點，爲攻擊敵第一道防線創造了條件。
8月29日下午，第七軍第八旅在袁家鋪與敵激戰時採用前後夾擊戰術，迫其退卻，八旅尾追至王本立陣地前方高地，並向敵陣進攻。
第四、七兩軍攻擊部隊佔領黃石橋等據點後，8月30日晨，即向吳軍第一道防線的主要陣地進攻，吳軍精銳多集結於此地。這時，敵亦以優勢兵力、密集炮火向第四、七軍陣地之結合部反撲。第四軍第十二師、葉挺獨立團、第七軍第二旅協同猛攻，直搗敵陣。四、七兩軍從左右兩側夾擊敵軍，經過白刃肉搏，殺退反撲之敵，將鐵路沿線敵軍陣地突破。吳佩孚見勢不妙，急令部將衛隊臨陣督戰。
敵集聚愈多，攻勢越猛，四、七軍陣地幾次出現險情。北伐軍臨危不懼，前仆後繼。武長鐵路工人組織的交通破壞隊，冒着敵人炮火，拆斷鐵軌，使敵人軍車、鐵甲車無法開動，有效地配合了北伐軍的進攻。在北伐軍的強攻下，敵陣漸亂，紛紛潰退，第一道防線被攻破。
吳軍退守第二道防線後，利用楊林璫以北的叢林和黃塘湖、白泥湖的湖水，傾其全部兵力死守，扼守粵漢鐵路天險賀勝橋。
北伐軍攻破敵軍第一道陣地後，上午9時，各路軍隊向第二道防線之敵進攻。吳佩孚率督戰隊、大刀隊、機槍手列於賀勝橋上，進行督戰，沒有效果，吳見兵敗如山倒，倉皇驅車逃跑。30日上午10時許，第四軍佔領賀勝橋。
在第四軍向賀勝橋勝利進擊的同時，8月30日晨6時，第七軍第一路按照蔣介石既定作戰方針，出征進發，配合第四軍攻擊賀勝橋敵之側背。
8月31日晨，蔣介石命北伐軍對賀勝橋潰敗之敵展開全面追擊。第四軍十二師和獨立團傷亡過重，暫留賀勝橋休整補充，第十師沿鐵路向前追擊。當晚，前鋒第十師第十九團追至武昌城外洪山，主力進抵李家橋。第七軍第一路至31日下午攻克金牛鎮；第二路沿武長路以東前進，傍晚佔領嶽公山、和尚橋、保福祠等地。第一軍第二師進至五里界、文家。在北伐軍追擊下，敵軍一部渡江，一部進入了武昌城內。至此，賀勝橋戰役結束。
在賀勝橋戰役中，北伐軍打敗了裝備精良的北洋勁旅吳佩孚的主力，攻克其精心佈防之軍事要塞賀勝橋，從此聲震全國。蔣介石亦因此聲譽斐然，成爲北伐過程中越發被人看中的英雄人物。蔣個人因此也心情舒暢．飲譽酣然。
武漢是華中地區的政治經濟中心，素有九省通衢之稱，是重要的軍事要地。吳佩孚退到漢口後，設司令部於查家墩，企圖憑藉山川湖沼之險，固守武漢三鎮。8月31日，吳佩孚在查家墩召開緊急軍事會議。對武漢的軍事精心部署，並作好了攻擊準備，以期全面進攻，打退北伐軍。
蔣介石則爭取趁吳部署未妥之前，先下手爲強，給他來個措手不及。9月1日，蔣介石特命李宗仁爲武昌攻城總指揮、陳可鈺爲副總指揮。2日，由蒲坪乘火車到張坊市。電令程潛第六軍加入右翼作戰，歸朱培德指揮。
9月3日，蔣介石偕白崇禧、加侖等人到洪山山麓視察。蔣介石自恃有東征時惠州攻城的經驗，決定第二天拂曉，由第一軍第二師“帶頭衝鋒”，各軍“跟着衝上去”。
9月3日凌晨3時，北伐軍開始進攻武昌。很快，第一軍第二師佔領了紫金山至忠孝門防地的一角。其第六團官兵進抵城牆之下，開始攀梯爬城，不料被敵軍發現。敵居高臨下，用機槍掃射，加之雲梯過短，攻城戰士死傷無數。第四軍第十師攻城部隊突至賓陽門城門口，因攜帶爆炸火藥和器材過少，炸不開城門，攻城亦未成功，傷亡頗大。第七軍第二路攻城軍清晨向望山門、中和門、保安門進攻時，遭敵炮火、機槍猛烈射擊，無法接近城垣。各路攻城軍，戰鬥到7時，仍無進展，傷亡慘重，蔣不得不鳴金收兵。
9月4日，蔣介石、加倫、白崇禧、唐生智等召開前線高級將領會議，確定第二次攻克武昌的計劃。蔣介石下令：“武昌限於48小時內攻下。”他還對唐生智說：“這還不好攻！我們攻惠州時，就是衝上去的。”“我是有經驗的”。弄得大家家面面相覷。不知蔣之講話中，幾分是真，幾分是假。
9月5日凌晨，蔣介石頒發第二次攻城計劃，指示各將領“肉搏猛衝”。
9月5目凌晨3時，第二次武昌攻城戰開始。李宗仁任攻城司令，陳可鈺爲副司令。這次攻城作戰，由於敵軍防範甚嚴，北伐軍的攻堅重武器不強，冒險強攻，遭致整排整連的犧牲。
9月5日，蔣介石與加倫、李宗仁、陳可鈺等，到南湖至洪山一帶視察，加倫力主暫時停止進攻，蔣也感到硬攻無望，遂下令暫時停止攻城，第二次攻城結束。
6日下午，蔣介石等在洪山召開軍事會議，決定對武昌採取封鎖包圍之策。
在武昌開始攻城的同時，蔣介石還命令北伐軍發動了攻取漢陽、漢口的作戰。擔任主攻的爲唐生智第八軍的3個師和夏鬥寅的鄂軍第一師。北伐軍在進攻前，先派夏鬥寅一師先從嘉魚渡江。9月1日，佔領了新灘口、侏儒山，向蔡甸挺進。9月3日，八軍第一師間道抄至漢陽附近，與劉佐龍師防地相連，劉佐龍投誠起義。