吳佩孚的軍隊在賀勝橋被國民革命軍大敗後，殘部退入武昌城，準備做最後的努力，據守武昌，而我軍在八月三十日晚上前往武昌的途中稍事休息，第二天拂曉便急行軍向武昌城追擊前進。三十一日黃昏，第四軍和第七兩軍的主力便全部抵達武昌城下。李宗仁于是馬上決定趁著敵軍喘息未定，馬上進攻，準備一舉拿下武昌。
因為第四軍和第七兩軍大都到達後，立刻下令攻城。所以參戰部隊馬上派出戰士開始向民間征發木梯，準備就緒以後，攻擊馬上開始，一隊隊戰士吶喊著沖向城腳，援梯而上。
但是由于武昌城城牆非常的高，而且堅實無比，牆外還有有護城壕溝，水深沒頂。可是我軍所征發的木梯又太短，距離城牆上端還有一段距離，即使戰士們爬上梯子，仍無法登城。而敵人守城部隊也已經早有準備，城上燈火通明，使我軍在進攻的毫無隱蔽，一接近城牆，城上機關槍、手榴彈便一時齊發。我方官兵前有堅壁，後有城壕，在敵人機槍俯射之下，傷亡極大。于是我軍第一次攻城無功而罷。
九月一日晚，第四軍和第七兩軍已全部抵達城下。劉峙率領的總預備隊第一軍第二師也已奉命前來增援，馬上就可以到達。于是，我軍便重行部署，仍由李宗仁任攻城總指揮，陳可鈺任副總指揮，準備作第二次攻城。
此次攻城任務的分配是︰第七軍胡宗鐸部任中和們、保安門、望山門的攻擊。右與第四軍聯絡，左則警戒長江江面。
第四軍任忠孝門、賓陽門、通湘門的攻擊。左與第七軍聯絡，右則警戒沙湖方面。
第一軍劉峙師到達時，應由洪山、徐家棚向武勝門前進，並接替第四軍忠孝門防地。
炮兵則佔領洪山陣地，俾步兵爬城時，轟擊城上守軍。
攻城主要工具則責令工兵和政治部購集大批粗大的毛竹竿，每枝長約二丈，重百余斤，用兩根接起，扎成一長約三、四丈的竹梯。攻城時以奮勇隊先進。奮勇隊以每十二人組成的小隊為單位，每小隊抬長梯一具。
第二次大規模攻城于九月三日晨三時開始。先由炮兵以猛烈炮火轟射城上守軍，然後奮勇隊攜帶竹梯蟻開始向上攀爬，不料城內敵人和楚望台、蛇山、龜山上所設置的敵軍山、野炮和江中敵艦槍炮一時齊發，火力非常猛烈。我軍傷亡很大而且功效不大，再加上竹梯非常的笨重，而武昌城牆牆高水深，我攻城官兵雖奮勇異常，然而有的竹梯尚未架牢，官兵已全部犧牲。攻擊一時陷入困難，但是好在我軍在下游已攻佔鄂城，第八軍自嘉魚渡江後，也已逼近漢口、漢陽；駐漢口的鄂軍第二師師長劉佐龍還和我軍暗通款曲，願意投誠。如過這樣的話是吳佩孚的軍隊便要開始守孤城了，，內無糧草，外無救兵，日久必然發生內變。因此，三日早上八時我軍停止攻擊後，便不再作硬攻的打算。
吳佩孚此時也另作固守武漢三鎮的準備。派第八師師長劉玉春為守備軍總可令、陳嘉謨為武漢防御總司令，二人同駐武昌城內，據城固守待援。而吳佩孚本人則坐鎮漢口，調度由北南下的援軍。
九月三日晚蔣介石偕白崇禧、加侖、唐生智一行抵達武昌城南的余家灣車站，馬上召集緊急攻城會議。開會時制定了新的作戰部署。第三次武昌攻城，仍由李宗仁任攻城司令，陳可鈺任副司令。一切部署仍按第二次攻城計劃實行。蔣總可令另調第一軍劉峙師接替第四軍在忠孝門的防務。並懇賞登上城牆的，官長二百元，士兵一百元，最先登上的部隊三萬元。登城的準備完畢時，號兵吹集合號，士兵齊呼「革命萬歲」。奮勇隊的編制如前。前鋒部隊在奮勇隊後，取五十米至百米距離齊頭並進。前鋒都攜帶短槍、手榴彈以便爬城。
第三次攻城于九月五日凌晨三時開始。我軍逼近城牆時，敵槍炮齊發，較前次戰斗更加猛烈。第七軍奮勇隊撲攻保安門，該處城牆較高，竹梯剛一架起，傷亡馬上出現。
第四軍在通湘門一帶的遭遇也約略相同。第四軍獨立團一度潛至城腳，掛梯數具，官兵相繼攀登，然而敵方機槍彈如雨下，登梯官兵悉被擊斃，無一幸免。犧牲的慘烈，達于極點。此時軍中忽然謠傳劉峙師已攻入忠孝門，四、七兩軍聞訊大為振奮，益發奮勇爭先，死傷輒至整連整排，仍無入城之望。
這時蔣介石也感到硬攻無望，李宗仁隨即下達命令停止攻擊，各軍暫退安全地區待命。
而我第八軍何鍵、夏斗寅兩師在嘉魚渡江後，此時已迫近漢陽。九月五日，原與我軍通聲氣的劉佐龍鄂軍第二師正式聲明附義，加入革命。劉佐龍就任國民革命軍第十五軍軍長之職，從漢陽開始炮擊查家墩吳佩孚的司令部。吳佩孚倉皇乘車北逃。自河南向武漢增援的吳軍也被劉佐龍所擋住，在漢水中淹斃甚眾，不敢渡河。劉佐龍部于九月六日佔領漢陽，七日進佔漢口。此時吳軍悉數北撤，江面敵艦也順流下駛，武昌之敵遂成甕中之鰲，俯首就擒只是時間問題了。
九月中旬，第七軍和第一軍第二師奉命加入江西戰場,由第四、第十五軍和第八軍一部繼續封鎖圍困武昌。十月八日，守軍第三師師長吳俊卿率部投誠。十日，攻城部隊在吳俊卿部接應下攻佔武昌城，殲敵兩萬余人，生擒守城司令、第第二十五師師長陳嘉謨。
正當國民革命軍席卷湖南、湖北的時候，吳佩孚軍隊隨時面臨著崩潰之際，孫傳芳于八月二十五日在南京召開軍事會議,決定從江蘇、浙江、安徽調兵10萬進入江西,會同孫傳芳駐江西部隊兩萬余人進攻湖南、湖北；並且命令福建督理周蔭人率部進攻廣東，威脅國民革命軍後方。這種情況下，國民革命軍總司令部為達到佔領江西的預定目標，決定對江西轉取攻勢。
九月上旬，國民革命軍分三路進軍江西。在贛南,由李濟深指揮第二軍第五師、第五軍第十六第四十六團團和第十四軍軍(由獨立第一師改編，賴世璜任軍長)最先開始行動，攻佔贛州後沿贛江北上，向吉安方向發展進攻。
在贛西，由朱培德指揮第三軍和第二軍主力佔領萍鄉後，連克宜春、萬載、分宜，在新喻(今新余)與孫軍一部激戰三晝夜佔領該地後，第三軍向高安、第二軍主力向樟樹方向進擊。
在贛西北，由程潛指揮第六軍和第一軍第一師分別克修水、銅鼓，繼佔奉新和高安。九月十九日，第六軍第十九師攻佔南昌城。
孫傳芳看到國民革命軍節節勝利以後，急忙從南潯鐵路(南昌－九江)沿線和樟樹地區調兵反擊。由奉新向南昌攻擊前進的第第第十九師孤軍苦戰三日後，被迫于二十一日退出南昌。第二天，第十九師師得第六軍第十七師的增援，再次攻入南昌，又遭到孫傳芳部隊優勢兵力圍攻，沒辦法與二十三日突圍，撤向奉新地區。
在此期間，孫傳芳將其在贛、閩的部隊編組為5個方面軍，並設司令部于九江,親自坐鎮指揮,計劃以一路反攻南昌後，由高安方向進擊長沙；一路由武寧越過九宮山攻取湖北通山；一路由武穴渡江攻陽新，在咸寧、蒲圻間截斷武昌至長沙鐵路，然後北上解救武昌。