这时，国民政府内部矛盾逐渐暴露，随即发生了“中央北迁问题”和“反蒋运动”。李宗仁认为，中央迁往武汉是大势所趋。但军队调遣，继续北伐，则应绝对服从总司令的指挥。他对蒋介石表示：“大敌当前，不听指挥即等于自杀”。他同苏联顾问鲍罗廷交谈时也说：“蒋总司令缺点是有的，但是无论怎样，我不主张打倒他。”次年1月，李宗仁被蒋介石任命为中路江左军总指挥官，统领第七、十、十五军，沿江东征，直抵安庆，陈调元举部二万余人附义。3月，国民党在汉口召开二届三中全会，议决党政中央俱行改组。李宗仁被选为国民政府委员和军事委员会委员。随后抵达南京、上海，同蒋介石、白崇禧等密谋“清党”反共。他对蒋介石说：“我看只有以快刀斩乱麻的方式清党，把越轨的左倾幼稚分子镇压下去。”并主动提出将第七军一部调到南京附近，“监视沪宁路上不稳的部队，使其不敢异动”。经蒋介石同意后，立即电令夏威、胡宗铎两个师，自芜湖向南京进发，作为初期“清党”的部署。

    同年4月下旬，南京国民政府军事委员会决定进行第二次“北伐”，李宗仁受任南京军事委员会第三路总指挥。5月，他率领五个纵队向北推进，于8月间与何应钦所率第一军相策应，在栖霞、龙潭一带，与敌展开激烈交锋，终于将孙传芳的“五省联军”击败。至此，南半个中国遂先平定。随后，李宗仁被任命为第四集团军总司令、武汉政治分会主席、国民党五中全会军事参议院院长。

    北伐战争胜利后，国民党内部的矛盾日益尖锐，各系军阀相继展开争夺。李宗仁之桂系在混战中败北，退回广西，苦撑残局，以图再起。

    次年3月，蒋桂战争爆发。在这之前，蒋介石秘密将大批武器，取道江西，运往湖南，接济该省省主席鲁涤平，暗中作好对付第四集团军的准备。后来，何健亲赴武汉告密，说中央部署已定、对武汉用兵如箭在弦上，第四集团军似应采取自卫行动。当时，李宗仁在南京，他部下的夏威、胡宗铎、陶均三个军长得报后，至为焦急，深觉“先下手为强，后下手遭殃”，便对鲁涤平采取军事行动，这就发生了“武汉事变”。4月初，蒋介石便借此事坐镇九江指挥，令刘峙等率大军数十万，水陆两路，沿长江西上，直捣武汉；同时派遣俞作柏、郑介民潜入武汉，分别活动夏威部的师长李明瑞、杨腾辉倒戈。面对蒋介石的大军，夏、胡、陶也以夏威为总指挥，拟在武汉外围抵御。不料夏威忽患白喉，乃临时将前线指挥交李明瑞负责。李在黄陂召开前线指挥官军事会议，当各师、旅长齐集后，便即席宣布“服从中央，反对胡、陶”的王张，立即将与会指挥官拘留。夏威等三军长看到李等向蒋输诚，决定放弃武汉，率部向荆州、沙市、宜昌一带退却。刘峙等部进占武汉后继续追击。夏、胡、陶见大势已去，于4月21日联合通电下野，其余部队全被刘峙等部包围缴械。紧接著，蒋介石又命令各路大军向广西合围。

    在这之前，李宗仁已从南京潜回广西梧州，与黄绍竑、白崇禧共商应急之策，由黄出面，向国民党中央通电，要求休兵。但蒋介石命令黄绍竑把李、白解送南京，将广西的第十五军缩编为一师一旅。李宗仁见休兵无望，便作出“先下广东，剪除牵制，再和蒋氏周旋”的决定，命黄、白率第十五军兼程东下，攻打广州。随后，自己便前往香港。5月中旬，黄、白败回广西后，将部队悉交师长吕焕炎指挥，从南宁出走越南，不久也转到香港。蒋介石即命俞作柏为广西省主席，李明瑞为广西区编遣主任。这样，广西全省便为南京政府所统一。