陈炯明叛变后，北伐军回师，11年7月9日，先头部队与叛军开始接触，展开激战。10日三路北伐军均与叛军接触。叛军自占领韶关后，前进部队仅至大桥为止。以韶关及芙蓉山，帽子峰及河东莲花山一带高山之险要形势为防线，修筑坚固工事，布满铁丝网，以抗回师的北伐军。双方接触后，右翼滇军占领白虎坳、黄冈岭、鸡公岭等要地，迫近韶关外之帽子峰；中路李福林部迫近流塘、下长坝一带，向高地之陈军施行攻击；左翼许崇智部孙旅迫近东锡窟前背一带。
许崇智部第九旅黄国华及何梓林两部，连占鲁溪、坝子圩等处，19日占领狮子岭及翁源城。叛军方面急调援军支持，因有粤汉路运输之便，增授迅速，而北伐军则水陆交通均形不便，翁源失守。20日许军张民达苦战再度收复翁源，但又失守。24日黄大伟部集中始兴，到达翁源前线，三度攻克翁源。火山方面战事亦极激烈，北伐军久战疲劳，前线颇有动摇之势，许崇智亲自进驻火山。24日北伐军猛烈攻击，大破叛军，叛军全线向大塘韶关方面总退却。北伐军乘势追击。27日许部左翼进占莲花山阵地向韶关车站猛攻，陆旅向马坝方面进攻，另一支进占大塘、羌在街之线。湘军第七混成旅旅长陈嘉祐驰援，助攻叛军。
正当回师的北伐军节节胜利时，由赣返粤之第一师梁鸿楷部陈修爵团突投效叛军，由马坝向北伐军左翼陆旅进攻，陆旅久战兵疲，不能支持，首先退却，于是牵动全线。各部遂总退却。
29日韶关方面之北伐军失利，翁源方面亦被叛军击破，全线摇动。湘军陈嘉祐所部三旅，一旅在火山，其余两旅在周田、仁化尚未加入阵线，亦连带退却。30日各军退至始兴县属之江口，才收容部队，重加整顿。叛军追击至长冈、水南、水口等处。北伐军获知翁源方面亦告失败，于是自江口退却。8月3日退至赣边的南雄，第九旅黄部退至虔南，赣军赖世璜部退至信丰，李明扬部退大庾，李福林部一支退仁化，一支退南雄，滇军朱培德部、湘军陈嘉祐部因为河川阻隔退南雄不易，向湘桂边境退却。当时李烈钧在南雄，主张各军全部退桂林，许崇智则因为在福建有延平王永泉的关系，以及多年和福建的历史，主张退福建。结果分道扬镳，许崇智军、李福林军及黄大伟部偕同退福建，李烈钧之赣军、朱培德之滇军、陈嘉祐之湘军退往湘边，李烈钧则赴上海养病。
8月4日南雄为叛军所占，6日北伐军退至龙南、会昌、瑞金，转出福建。
回师讨逆的北伐军全盘失败后，对于在白鹅潭坚守待援的孙中山自然是一个严重的消息，因为这表示守株“无兔”了。孙中山在永丰舰上维系军心可资号召的希望断绝了。因此随侍孙左右的人都劝他速离广州，别谋发展，而最重要的事是如何安置那些前线军队。孙认为一定要得到前方准确的情报，内心始安。
8月9日得悉陈炯明又有攻袭孙中山座舰的计划，专攻永丰舰，并贿买海军将士保持中立，还有一个阴谋是收买某一舰长，伪为抵抗，向沙面的外人住宅区发炮，这一来当然引起了国际交涉，嫁祸于孙。由于这些情报，大家认为孙不能再居永丰舰，使自己目标如此暴露。孙说：“我们可以派人通知各国领事，促请他们自卫，并且注意这些阴谋。郑重告诉他们如果有这种行动，当由陈炯明负责。”
这时，南雄失守的消息传到座舰，孙中山乃召集各舰舰长及重要干部会议，大家认为：赣南失陷，南雄不保，前方腹背受敌，战局当然恶化。总统株守省河，有害无益，还是离开这个困窘之地，别图发展为上策。
孙接纳了大家的建议，决定离开广东去上海。派人通知各国领事。原订计划是乘搭商轮，但英国领事表示可派炮舰摩汉号护送去香港，乃改乘英舰。
8月9日下午3时45分，孙中山率蒋中正、陈策、黄惠龙等由永丰舰登英炮舰摩汉号，舰队善后事宜委托秘书林直勉、参军李章达代办，加发所有官兵一月薪饷。
孙中山在英炮舰上与幕僚人员讲述外交上应取的态度。当日下午4时摩汉号由广州启航，7时出虎门要塞。孙对左右感慨地说：“真没有想到我和各位能够脱险，还能到今天。今后只要一息尚存，此志不懈，民国责任仍在吾人身上，不可轻弃以负初心。”这天晚上孙意气自若，与幕僚纵谈时局至深夜2时才就寝。
8月10日上午6时抵香港，即转搭俄国皇后号邮船去上海，香港政府派员照料一切。留港的国民党员古应芬、谢持、汪兆铭、刘纪文等都登轮晋谒。正午12时邮船由香港启碇出口驶沪。在邮船上孙中山曾纠正外人对广州事变的影响，因外传陈炯明叛变为“革命”，孙说：“革命与叛逆之名相反，革命为一庄严宝贵之名词，革命有革命之主义，革命之精神与道德，法国革命之主义在自由，美国革命之主义在独立，中国之革命在求实行三民主义。陈炯明此次叛乱，纵兵扰民，为祸国家，恰与革命之精神与道德成一反比例，而其主义则在盘踞与割据以逞一己之私，这不是革命而是叛逆。叛臣贼子，人人得而诛之，不能任其鱼目混珠也。”