汉阳克复后，唐生智命刘佐龙师一部防守汉阳和龟山。一部协同八军第一师主力，于6日晚，强渡汉水，进取汉口。7日晨，北伐军占领汉口。之后势如破竹，连克横店、孝感、广水、东篁店、九里关、武胜关、平清关。旬日之内，将敌驱赶至武胜关外。
至此，武昌成了孤城，粮弹来源断绝，给养奇缺。守城敌将陈喜谟、刘玉春派武昌总商会会长丁舜臣等，向蒋介石请求停止攻城，双方议和，并提：“（一）给饷20万元；（二）保全各将领之生命财产；（三）准其携带武器整队而退。”蒋介石坚持其无条件投降，拒绝了这些要求。
随后，蒋介石将围攻武昌城的任务交给了第四军承担，副军长陈可钰任攻城司令。鉴于前两次攻城受挫，蒋介石决定对武昌实行长期封锁。9月14日，下达严密封锁令。
9月18日，蒋介石到达长沙，致电广州张静江等报告离鄂入赣后的安排，另立湖北临时政务会议，蒋介石任主席。同时向城内守军发出最后通牒，令其24小时内投降。21日拂晓，北伐军按预定计划，开始攻城。三次攻城不克，付出了极大牺牲，后不得不发动工人、学生挖地道，出奇兵。固守在武昌城的敌军几次企图突围，也都因北伐军防备甚严，未果。
久困孤城之敌，伤亡惨重，民声沸腾，重要将领发生动摇。10月6日、7日，武昌守军几次派员和北伐军谈判开城投降事宜。10月10日，在北伐军猛烈进攻之下，城里内应积极配合，经过殊死搏斗一举将武昌城拿下。至此，围攻40天的武昌城终于被攻克。
二、攻击赣闽浙沪宁
1．攻克江西
按照北伐出师前的决策，第一步是打下武汉，第二步是进取河南与冯玉祥的国民军会师，与苏俄取得联系，直接获取苏联的支持。但是，8月25日，蒋介石致电广州李济深、汕头何应钦、醴陵朱培德称对赣作战计划，大体分为三个时期：“第一时期为我北伐军克复武汉时；第二时期为我军尚未决心攻赣，而闽周已犯我潮梅时；第三时期，为闽周不犯潮梅而援赣时，在三时期中，无论敌方行动如何，我军皆以进攻江西为唯一方针。”从这时开始，蒋介石已经开始明确将进攻江西作为下一步主要军事目标。
8月29日，蒋介石电令李济深、何应钦、赖世璜出击孙传芳，次日，又电朱培德改变原有计划，集中兵力展开攻击。9月1日，蒋介石再电程潜、王柏龄集中醴陵，令王柏龄3日前率军赴浏阳集中，归朱培德指挥，于5日以前发动对赣作战，并电令程潜第六军加入右翼归朱培德指挥，准备进攻江西。9月3日，蒋介石以国民革命军总司令的身份，又任命第一军军长何应钦为东路军总指挥，第四军军长李济深为攻赣军总司令。
蒋介石于17日离开湖北前线，并于19日到达江西萍乡，开始指挥江西军事。当时，北伐军派往江西的兵力约5万人。这支部队分三路进攻：一路在赣西，一路在赣南，一路在赣西北。
在赣西，第三军于9月2日从醴陵出发。6日晨，开始攻击，随即拿下萍乡，7日，占领安源，14日，北伐军主力进占分宜。16日，又占新喻。革命军人赣以后，还有一部分兵力从左右两翼向万载、上高、永新、安福夹击唐福山、张凤岐部。9月14日，第三军二十六团攻占高安，俘敌数千。18日，三军主力直捣高安，六军十七师占领高安，大败敌军。19日，两军克复清江，敌部被彻底击败。革命军正面战场及左右两翼的胜利，使革命势力进入了赣中腹地，南昌大为震动。
在赣南，赖世璜率部归附北伐军，增强了北伐军在赣南的力量。此后，北伐军分两路围攻赣州：一路由赖世璜独立一师担负攻击任务，另一路由第二军王柏龄师负责进攻。北伐军选在夜晚进攻赣州，将敌人打得落花流水，狼狈逃窜。攻下赣州后，9月13日，蒋介石命何应钦等，“应以主力协同谭师迅攻吉安、樟树（清江），以便会攻南昌”。随后，革命军急攻遂川、吉安，连克数城，直逼南昌。
在赣西北，第六军和第一军第一师，分别从鄂南通城和湘东浏阳向修水、铜鼓展开攻势。9月5日，程潜率第六军越过幕阜山分两路进入江西，第十七师由通城至修水大道，第十九师由通城凤鼓泉绕出修水背面，抵古石、隋山、阳溪之线。11日，克复修水。13日，分五路攻入铜鼓，歼灭敌杨震东旅大部。12日，蒋介石命在浏阳的朱培德，“督军从速猛进南昌”，命程潜“占修水后，必向奉新、南昌前进”。
此时，六军主力到达三都，二军一师在铜鼓附近向东进攻。第六军取得修水大捷后，从9月16至18日，继续进攻武宁、奉新、高安，让谢鸿勋退守建昌，威胁南浔路中段和南昌之敌。与此同时，第一军第一师连克上高、奉新、高安、进至长桥，迫使敌军向南昌溃逃。北伐军在赣西北的胜利，完成了对南昌之敌的三面包围。
孙传芳在南昌受到三面包围后，于9月15日致电蒋介石求和，企图用缓兵之计。17日，蒋介石复电孙传芳：“双方既经冲突，和平不可托之空言”，要孙拿