讨桂各军一部分撤返广州，准备北伐，孙中山特召集粤军将领、内河舰队及飞机队管带训话，慰勉有加。孙说：“此次粤军进攻广西，不到一月就把桂系荡平，乃将士用命所致。现在两湖已发生战争，当出兵北伐，统一中国，北伐之举势在必行，偏安一隅，只能苟全，而非久安，希望将士用命，戮力北伐。”
10月8日孙中山向广州国会提出北伐案，获得通过。18日在广州举行北伐誓师典礼。
孙中山以粤军及滇军联合力量讨平广西后，便决定由桂林取道湘省北伐，偕胡汉民、许崇智等离广州，沿西江入广西。在广西沿途巡视，经三水至梧州。在梧州时曾向国民党员演讲，孙说：
“梧州的革命党部甫告成立，今天各位出席成立大会，人数虽只是二百人之谱，可是革命不在人多，如果要使广西永远成为革命党的基地，机关枪、过山炮都不可能，唯有革命主义才是力量的源泉。我们必需要把革命真理传播出去，这个责任就在各位身上。如果我们成功了，中华民国就会得救，就会富强。如果我们失败，将来陆、谭、马、莫诸强盗就会卷土重来，广西数百万人民又将沦为奴隶了。”
这时候陈炯明率部驻防南宁，他仍反对北伐。孙中山曾电促陈出兵，陈置之不理，且屯兵不进，扬言至少半年内是休养整训的时候。孙无奈，只好移樽就教，在赴桂林之前，亲往南宁防陈，向其劝告，孙说：“你应该支持我北伐。从利害观点论，我北伐后，如果成功，中国统一，我当然不会再回广东来。如果不幸而失败，我又有何颜回到两广。所以我北伐后，两广一切全权由你主持，不过请你不要阻止我北伐，并且请切实接济饷械。”陈口头唯唯，心中并不谓然。不久奉孙中山命回广州筹备北伐饷糈，可是他私心重于一切，回粤后积极推行把持两广的阴谋，先把广东省的财权切实掌握，同时和省议会密切连系，进行起草省宪，而对北伐态度非常冷淡。
孙中山在南宁时曾对群众大会演讲“广西善后方针”：
“我是第一次到广西，所以也是第一次到南宁，……大家都知道广西是个贫瘠的省份，可是这次溯江西上，所见两岸都是肥沃的平原，甚至山林丘壑也都苍蔚，因此我发见所谓的贫瘠，并不是真的贫瘠，而只是人事未到而已。”
于是孙中山就开发利源建设地方，兴借外债，修筑铁路，开矿山，树农场，建工厂等项大为发挥，使听众耳目一新，认为是闻所未闻。
孙中山然后从南宁折返梧州，再由梧州沿漓江过昭平，沿途系乘帆船溯江而上，从昭平至阳朔，路更险峻，梧州阳朔间虽然才450里，可是就走了16天。孙在阳朔发表演说：
“阳朔是块好地方，万山环绕，遍地膏腴。无知识人的以为这是土瘠民贫，可是却不知道奇峰耸峙的高山，都是石灰岩层的蓄积，可以烧石灰，可以制水门汀。所以别人认为阳朔是不毛之地，我则认为阳朔遍地都是黄金，所以我们应该拟定一套计划，把蕴藏在石灰岩层中的煤、铁、金、银、铅、水银诸矿，大量开发出来。”
孙中山在阳朔没有停留，即由阳朔赴桂林。
孙中山为了北伐，积极整理军队，组织大本营。当时在桂林的部队有粤军第二军许崇智部、福军李福林部，同时委派朱培德为滇军总司令、彭程万为赣军总司令、谷正伦为黔军总司令、李烈钧为大本营参谋长、胡汉民为文官长。
12月4日上午5时，孙中山偕许崇智、胡汉民等由拓本圩登陆，11点55分抵将军桥（距桂林城五里许）。桂林各机关团体各界人士均鹄立道旁欢迎。抵欢迎场时，典礼队的炮队在郭家山对面鸣放礼炮101响，孙入欢迎亭，欢迎人士脱帽举旗致敬，并欢呼：“新广西万岁！”“中华民国万岁！”“中华民国大总统万岁！”还高唱一首欢迎歌。
12月7日桂林军、政、学76个团体举行盛大的欢迎会，欢迎孙中山，孙发表专题演讲，讲题是“三民主义为造成新世界之工具”。孙说：
“本大总统这次誓师北伐，经过桂林，借这个机会能够和诸君见面，可算是一段大因缘。诸君今天来欢迎本大总统。本大总统更希望诸君来欢迎民国的主义，革命的道理。那就是革命党主张的三民主义。本大总统是主张三民主义的发起人，三民主义如果能够实行，民国才可以建设得好。”
接着孙便就三民主义的内容、价值详为缕析。
12月9日桂林的学界举行欢迎大会，孙中山莅会演讲
“知难行易”，反复发挥“知之维艰，行之非艰”的道理。
10日下午1时，粤、滇、赣三军全体军官1000余人在总统行辕开会欢迎孙中山，各界绅民凭入场券列席。中山莅场，由赣军总司令彭程万宣布开会，赣军参谋长宣读颂词，孙登台讲述“军人精神教育”历时一时半。李烈钧、胡汉民、许崇智及前四川总司令吕超相继演说。
孙中山命令广西省长马君武注意地方治安、整饬吏治、肃清土匪、约束士兵。
13日电云南总司令顾品珍嘉慰。
10年12月15日，孙在桂林发出通电，宣布徐世昌卖国，电云：
“山东问题，徐世昌久欲与日本直接交涉，只因国民监视綦严，不敢肆行己意。今竟借华盛顿会议，派遣代表赴美，以英美两国劝告为词，悍然与日本直接交涉，而无所忌惮，实属罪不容诛！本大总统以救国讨贼为己任，除竭力主张无条件收回山东一切权利，废除廿一条款外，特宣布徐世昌及其党羽卖国奸谋。凡我国民，其共起诛之。”
蒋中正于12月22日应孙中山召赴桂林，先抵广州，即在旅馆及舟车中草拟北伐作战计划书。
就在蒋抵穗时，北方一位传奇人物徐树铮也到了广州，小徐的南下，表示皖系要和国民党合作打倒直系。当小徐抵穗后，孙中山即自桂电令廖仲恺、汪兆铭和蒋中正为代表，与小徐密商联合打击直系的军事计划，电云：
“兹请两兄及介石为我代表，与切商军事之进行。现我军决于旧历年后用兵，希望皖系策应，使直系更无归路。自来战略因于政略，吾人政略既同，斯为南北一致，以定中国，其庶几也。”
23日电广州总统府秘书长谢持，转促蒋即偕戴传贤来桂林。
蒋遂于11年1月3日离广州，经三水、梧州、昭平、阳朔会同吴忠信，于18日抵达桂林。30日蒋约文官长胡汉民赴大本营谒见孙中山，商决出师北伐的日期，并决定将大本营移设韶州。
2月3日孙中山以大总统名义下令北伐，命李烈钧攻江西，许崇智出湖南。12日张作霖派代表李绍林到桂林晋谒孙，商讨合作计划，以便南北夹击曹、吴。20日段祺瑞亦派代表周善培到广东。
这就是后人所谓孙、段、张三角联盟的开始。