北伐军占领南京后，孙传芳、张宗昌的部队败退江北，但是他们还保存了相当的实力。孙传芳依然拥兵5万余，而张宗昌、褚玉璞的直鲁联军有15万人，占据着苏北、山东、豫东等大片地区。当蒋凯石忙着反G清党之际，他们看准机会，开始大举反攻。
张宗昌部于4月8日攻占滁州。12日，直鲁军围攻合肥。16日，直鲁军炮击南京，蒋凯石终于意识到形势的严峻。
蒋凯石与孙传芳的谈判一直断断续续。4月中旬，蒋凯石让陈仪去收服孙传芳或者孙的部下。陈仪受命后，即说服孙传芳与蒋合作，但是孙传芳拒绝参加北伐，最终谈判破裂。
和谈不成，只有兵戎相见。蒋凯石制定出三路北伐计划。以何应钦为第一路总指挥，由镇江攻扬州，直趋淮海；白崇禧代替蒋凯石为第二路代总指挥，担任津浦线正面作战；李宗仁为第三路总指挥，由芜湖渡江袭击直鲁军侧面，援救合肥守军。
三路北伐大军最开始确实同仇敌忾，仅一个月时间三路大军分别占领蚌埠、扬州。5月26日，北伐军占领南通第二路军协助第一路军攻克苏北重镇淮阴后，以部分兵力向徐州攻击前进。6月2日，击败直鲁军，占领灵璧。随后相继占领宿迁、洋河。9日，占领海州，俘敌6000余人。第二路军乘势攻克郯城，进入山东境内。
第三路军攻克蚌埠之后。5月底，张宗昌接到张大帅缩短战线的命令，节节后退。第三路军顺利突破直鲁军在浍河流域的防线，连克蒙城、颍上、阜阳、宿县等地。29日，蒋介石进驻蚌埠，6月2日，兵不血刃进占徐州。
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