7月9日，在广州东校场举行总司令就职典礼和北伐誓师大会。国民党、国民政府各要员及五万多军民参加。会场上战旗猎猎，枪炮簇簇，军威雄壮，声势浩大。谭延闿代表国民政府向蒋介石授帅印，吴敬恒代表国民党中央向蒋介石授帅旗。蒋介石身着元帅戎装，神情庄重，发表就职演说：“中正今兹就职，敬谨誓以至诚，继承先大元帅之遗志，服从政府之命令，努力国民革命，实行三民主义，苟利党国大业，完成国家统一。自矢鞠躬尽瘁，死而后已。”
同日，中共广东区委、省港罢工委员会召开联席会议，决定结束省港大罢工，动员一切力量，支持北伐战争；并迅速组建了三千多人的运输队、宣传队、卫生队随军出征。随后，又动员了数万农民为北伐军运送物资。
是日午后，周恩来接到中共中央指示，调其去上海工作。当即打电话告诉毛泽东，毛泽东闻信赶往黄埔军校，为周恩来送行。二人一番叙谈后，又相约去蒋介石处辞别。蒋介石一见毛泽东、周恩来同时来访，立即起身，笑脸相迎，并命侍卫沏茶招待。蒋介石捧杯敬茶，道：“昨日偶得龙井新茶，今天正好用来待客。”毛泽东接杯在手，笑谢道：“半壶清泉煮乾坤，一叶香茗品人生。以茶为媒话天下，万事都付笑谈中。”蒋介石笑道：“毛先生好文采、好雅兴。只是北伐在即，二位高才光临，必有指教。”周恩来道：“指教谈不上。我是特来辞行的。黄埔三载，承蒙蒋校长多方关照，临别之际，特表谢忱。”蒋介石惊讶道：“恩来何往？”周恩来道：“刚接我党中央通知，明日即赴上海工作。”蒋介石道：“不可，不可。恩来乃青年才俊，机智多谋，还望继续留在黄埔，以助我一臂之力。”周恩来道：“共产党员纪律严明，服从组织决定，义不容辞。再说，蒋总司令身边谋士如星，猛将如云。我乃无名小卒，留下亦无大用。”蒋介石又转向毛泽东，问道：“毛先生也去上海吗？”毛泽东笑道：“我不去，继续在农民运动讲习所执教。”蒋介石道：“可惜。毛先生智慧超群，文笔新颖，留在农讲所太屈才了。毛先生如果愿意，可来总司令部，帮我处理文秘工作。”毛泽东道：“人各有志，不能强勉。还请蒋总司令见谅。”蒋介石道：“天下大势，合久必分，分久必合。敢问毛先生，对此次北伐有何高见？”毛泽东笑道：“蒋总司令亲率十万正义之师，讨伐乌合之众；此行必能扫荡群雄，统一中国。”蒋介石闻言大喜，禁不住小器易盈，脱口而出道：“强者为王，胜者为尊。当今乱世，群雄逐鹿。谁有枪又有军队，占领了北京、上海、南京、广州、武汉等大城市，谁就拥有了中国。”毛泽东淡然一笑，慢条斯理地说道：“非也。在中国的版图上，大城市只是几个小点，而广阔的农村才是庞大的面。这就好比下围棋，点小面大，城市处在农村的包围之中，此乃基本事实。换言之，中国是一个农业大国，农民占人口的绝大多数。谁解决了土地问题，谁就赢得了农民的拥护。谁能赢得农民的拥护，谁才能真正拥有中国。孙中山先生当年提出平均地权，要使耕者有其田，可谓是高瞻远瞩。”蒋介石听罢，随声附和道：“孙总理高瞻远瞩、高瞻远瞩；毛先生深谋远虑、深谋远虑。”毛泽东道：“得人心者得天下，得农民者得中国。”蒋介石是个刚愎自用之人，对毛泽东的论断不以为然，反驳道：“不
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对吧。我是军人，我以为得天下必须靠武力。现代战争中，飞机、军舰、大炮、铁甲车，乃四大法宝。有此四宝，方能征服天下，一统河山。”毛泽东回敬道：“我是教员，拥有笔、墨、纸、砚文房四宝。我的四宝能战胜你的四宝。”蒋介石冷笑道：“那就战场上见。”毛泽东起身告别，道：“好吧。总司令，我们战场上见。”周恩来握别道：“戏言，戏言。蒋校长，我们后会有期。”蒋介石虚与应酬，送出门外。望着毛泽东、周恩来逐渐远去的背影，蒋介石心潮涌动，一丝轻蔑之意浮上嘴角：“两个书呆子。日后，若果真兵戎相见，必为吾所擒也。”后人有诗论此次会谈曰：
香茗一杯巧相逢，纵论天下志不同。今夕书斋口舌斗，他年疆场龙虎争。
次日，蒋介石下令，第五军留守广州；第一军大部开赴汕头、梅县，对福建实施警戒；第七军出桂林，向邵阳开进；第二、三、四、六军，出广州、韶关，向衡阳挺进。命令颁发，各路人马纷纷出动。但见兵车辚辚，战马萧萧；红尘滚滚，军旗飘飘。钢枪大炮映日生辉，歌声嘹亮响彻云霄。
北伐军主力所过之处，各地民众箪食壶浆，全力支援，故而一路高歌猛进，顺利向前。而此前，第四军陈铭枢、张发奎两个师和叶挺独立团早已攻占攸县，打开了北伐通道，并与衡阳的第八军结成牢固防线，稳定了湖南战局。待北伐主力赶到后，唐生智指挥大军，兵分四路，向长沙逼近。其时，长沙守敌不足万人，由吴佩孚新任命的湘军总司令叶开鑫坐镇指挥。叶开鑫贪生怕死，闻讯北伐军声势浩大，即率领家眷弃城逃跑。湘军不战自乱，惊恐万状。北伐军大炮一响，湘军纷纷开城投降。长沙城未经血战，顺利攻克；其下辖湘潭、湘乡、醴陵、宁乡、益阳等县城亦望风归降，不战而定。北伐军初战告捷，乘胜收编残敌三万余人，队伍迅速扩大。湖南战局，轻松扭转。
长沙被克，全国震动。北伐军信心大增，斗志高昂。相反，那些心存观望、左右摇摆的小军阀、地方势力则相继倒戈，开始投靠革命阵营。贵州的军阀袁祖铭当日即致电广东国民革命政府，表示愿意归属革命军行列，参加北伐。蒋介石立即回电，委任袁祖铭为贵州省联军总司令，任命其手下的彭汉章为第九军军长，王天培为第十军军长；并命令九、十两军立即出动，扫荡湖南西部各县之残敌，配合主力军继续北上。
8月12日，蒋介石抵达长沙，连夜主持召开军事会议。首先将收编、投诚的湘军组建为第十一、十二、十三、十四军，使北伐主力军迅速扩大到十万人；并发布孤立吴佩孚之通电，宣布“凡北洋军将领，能临阵倒戈，率部归来者，即可视其所带人马之多少，委以军长、师长之职”。接着，李宗仁在会上提出建议：“乘吴佩孚各部南北疲于奔命之际，用速战速决之策，将敌援军各个击破，主力直捣武汉，则可进窥中原，收复京津。亦可沿长江顺流东下，进击孙传芳的东南五省地盘。”苏联军事顾问加伦将军完全赞成李宗仁的意见。蒋介石发言指出：“全力攻打武汉，实为良策。但必须防范孙传芳从背后突然袭击。”会议一致认为，要做好孙传芳的工作，争取其暂时中立，以确保主力北上，而无后顾之虞。
次日，根据“打吴防孙”的战略思想，蒋介石向孙传芳发出电报，劝告孙传芳“勿受吴佩孚之伪命，勿扰我革命根据地”；并进而希望孙传芳“能顺应革命潮流，以保东南五省人民之幸福；中正必请于政府，承认兄为五省之总司令”。孙传芳当即回电，一再表示“中立”，其意“只是保境安民”。但他却密切注意动向，暗中部署兵力，并命其在福建的周荫人部向广东边境骚扰。