滇桂軍的葉舉，路過肇慶，逼第一師將領飲雞血酒發誓表明同心打滇桂軍。在李濟深的佈置下，陳濟棠與鄧演達、張發奎發起兵變，配合滇桂軍合力進攻，擊敗了陳炯明的叛軍，重新佔領了廣州。1923年1月，陳濟棠升任第一師第二旅旅長，率部隨師長李濟深移駐江門整訓。
4月，桂軍沈鴻英部進攻廣州，第一師奉命###，溯西江追擊。陳濟棠指揮第二旅配合張發奎、鄧演達部攻破肇慶城，並乘勝佔領了西江。7月，兩廣革命勢力在梧州會師，成立西江督辦公署，李濟深任督辦，陳濟棠兼任督辦公署參謀長。此後，他奉李濟深之命與徐景唐等曾三次率部入廣西，協助李宗仁、黃紹竑、白崇禧收拾桂局，助其解決了沈鴻英、陸榮廷勢力，統一了廣西，並與他們建立了深厚的友誼。
1925年7月，國民政府在廣州成立，粵軍第一師擴編為國民革命軍第四軍，李濟深任軍長，陳濟棠升任第十一師師長。該年秋冬間，陳率部參加第二次東征和南征戰役，一直打到海南島。
北伐時，陳濟棠率部駐防高、雷、欽、廉地區，兼任欽廉警備司令，從事南路的綏靖工作。他對孫中山聯俄、聯共、扶助工農三大政策內心牴觸，在他駐北海期間，壓制工人、農###動，排斥進步青年，又使其胞兄陳維周承辦各項捐務，牟取暴利，引起各方不滿。陳看到這種於己不利的形勢，便與他的親信師參謀長李揚敬、師政治部主任林翼中密商，決定出國考察，藉以緩和氣氛和博取進步的外衣。1926年冬，他便請準去蘇聯和一些歐洲國家進行考察。
陳濟棠正在蘇聯考察時，蔣介石發動了〃四一二〃政變，在上海廣州進行大屠殺，第十一師也從欽、�