6月20日，粤桂两军在桂东南的粤桂门户——梧州一线展开战斗，粤军士气高涨，连获胜利，对梧州形成包围之势。桂军游击司令刘震寰战前即与广东方面有所接洽，此时决定倒戈。25日，陈炳焜见事无可为，逃出梧州，次日粤军进占梧州，打开了入桂的东南大门。与此同时，李烈钧指挥滇军与湘军自湖南出兵桂北，于7月13日占领桂林，打开了入桂的东北大门。
桂系自广东退回广西后，陆荣廷的威望受其影响，首领地位有所动摇，上下失和，将相猜疑，内部矛盾渐起，影响到桂系内部的军心和团结。在这种情况下，陆荣廷不仅不能有效地整合内部关系，反而轻率决定发动对粤战争，而实际上桂军的作战意愿并不强，统兵将领为保守实力亦不愿力战，当战事初步失利后，桂军不能坚持，显出分崩离析之势，粤军则乘胜而击，扩大战果，使战争很快呈现出一边倒的势头。桂军先后失守梧州、桂林后，各部纷纷自谋出路，表示脱离桂系。陆荣廷在几无可用之兵的情况下，7月22日与谭浩明发表通电，称“因年老病衰，久思息影，……倾接总司令沈鸿英等通电，主张自治，荣廷夙持爱民主义，乐于赞同，当即电饬该总司令等维持本省治安，勉负完全责任”；自身“解除兵柄，引退林泉，一切军民各政，概不与闻”。此后，陆荣廷、谭浩明、陈炳焜等及追随他们的桂军残部退居桂南龙州。23日，粤军不战而入南宁。9月下旬，粤军各部进逼龙州，桂军无力抵抗，30日粤军克龙州，陆荣廷、谭浩明、陈炳焜等出逃越南。