因为第四军和第七两军大都到达后，立刻下令攻城。所以参战部队马上派出战士开始向民间征发木梯，准备就绪以后，攻击马上开始，一队队战士呐喊着冲向城脚，援梯而上。
但是由于武昌城城墙非常的高，而且坚实无比，墙外还有有护城壕沟，水深没顶。可是我军所征发的木梯又太短，距离城墙上端还有一段距离，即使战士们爬上梯子，仍无法登城。而敌人守城部队也已经早有准备，城上灯火通明，使我军在进攻的毫无隐蔽，一接近城墙，城上机关枪、手榴弹便一时齐发。我方官兵前有坚壁，后有城壕，在敌人机枪俯射之下，伤亡极大。于是我军第一次攻城无功而罢。
九月一日晚，第四军和第七两军已全部抵达城下。刘峙率领的总预备队第一军第二师也已奉命前来增援，马上就可以到达。于是，我军便重行部署，仍由李宗仁任攻城总指挥，陈可钰任副总指挥，准备作第二次攻城。
此次攻城任务的分配是：第七军胡宗铎部任中和们、保安门、望山门的攻击。右与第四军联络，左则警戒长江江面。
第四军任忠孝门、宾阳门、通湘门的攻击。左与第七军联络，右则警戒沙湖方面。
第一军刘峙师到达时，应由洪山、徐家棚向武胜门前进，并接替第四军忠孝门防地。
炮兵则占领洪山阵地，俾步兵爬城时，轰击城上守军。
攻城主要工具则责令工兵和政治部购集大批粗大的毛竹竿，每枝长约二丈，重百余斤，用两根接起，扎成一长约三、四丈的竹梯。攻城时以奋勇队先进。奋勇队以每十二人组成的小队为单位，每小队抬长梯一具。
第二次大规模攻城于九月三日晨三时开始。先由炮兵以猛烈炮火轰射城上守军，然后奋勇队携带竹梯蚁开始向上攀爬，不料城内敌人和楚望台、蛇山、龟山上所设置的敌军山、野炮和江中敌舰枪炮一时齐发，火力非常猛烈。我军伤亡很大而且功效不大，再加上竹梯非常的笨重，而武昌城墙墙高水深，我攻城官兵虽奋勇异常，然而有的竹梯尚未架牢，官兵已全部牺牲。攻击一时陷入困难，但是好在我军在下游已攻占鄂城，第八军自嘉鱼渡江后，也已逼近汉口、汉阳；驻汉口的鄂军第二师师长刘佐龙还和我军暗通款曲，愿意投诚。如过这样的话是吴佩孚的军队便要开始守孤城了，，内无粮草，外无救兵，日久必然发生内变。因此，三日早上八时我军停止攻击后，便不再作硬攻的打算。
吴佩孚此时也另作固守武汉三镇的准备。派第八师师长刘玉春为守备军总可令、陈嘉谟为武汉防御总司令，二人同驻武昌城内，据城固守待援。而吴佩孚本人则坐镇汉口，调度由北南下的援军。
九月三日晚蒋介石偕白崇禧、加仑、唐生智一行抵达武昌城南的余家湾车站，马上召集紧急攻城会议。开会时制定了新的作战部署。第三次武昌攻城，仍由李宗仁任攻城司令，陈可钰任副司令。一切部署仍按第二次攻城计划实行。蒋总可令另调第一军刘峙师接替第四军在忠孝门的防务。并恳赏登上城墙的，官长二百元，士兵一百元，最先登上的部队三万元。登城的准备完毕时，号兵吹集合号，士兵齐呼“革命万岁”。奋勇队的编制如前。前锋部队在奋勇队后，取五十米至百米距离齐头并进。前锋都携带短枪、手榴弹以便爬城。
第三次攻城于九月五日凌晨三时开始。我军逼近城墙时，敌枪炮齐发，较前次战斗更加猛烈。第七军奋勇队扑攻保安门，该处城墙较高，竹梯刚一架起，伤亡马上出现。
第四军在通湘门一带的遭遇也约略相同。第四军独立团一度潜至城脚，挂梯数具，官兵相继攀登，然而敌方机枪弹如雨下，登梯官兵悉被击毙，无一幸免。牺牲的惨烈，达于极点。此时军中忽然谣传刘峙师已攻入忠孝门，四、七两军闻讯大为振奋，益发奋勇争先，死伤辄至整连整排，仍无入城之望。
这时蒋介石也感到硬攻无望，李宗仁随即下达命令停止攻击，各军暂退安全地区待命。
而我第八军何键、夏斗寅两师在嘉鱼渡江后，此时已迫近汉阳。九月五日，原与我军通声气的刘佐龙鄂军第二师正式声明附义，加入革命。刘佐龙就任国民革命军第十五军军长之职，从汉阳开始炮击查家墩吴佩孚的司令部。吴佩孚仓皇乘车北逃。自河南向武汉增援的吴军也被刘佐龙所挡住，在汉水中淹毙甚众，不敢渡河。刘佐龙部于九月六日占领汉阳，七日进占汉口。此时吴军悉数北撤，江面敌舰也顺流下驶，武昌之敌遂成瓮中之鳌，俯首就擒只是时间问题了。
九月中旬，第七军和第一军第二师奉命加入江西战场,由第四、第十五军和第八军一部继续封锁围困武昌。十月八日，守军第三师师长吴俊卿率部投诚。十日，攻城部队在吴俊卿部接应下攻占武昌城，歼敌两万余人，生擒守城司令、第师师长刘玉春和湖北督理兼中央第二十五师师长陈嘉谟。
正当国民革命军席卷湖南、湖北的时候，吴佩孚军队随时面临着崩溃之际，孙传芳于八月二十五日在南京召开军事会议,决定从江苏、浙江、安徽调兵10万进入江西,会同孙传芳驻江西部队两万余人进攻湖南、湖北；并且命令福建督理周荫人率部进攻广东，威胁国民革命军后方。这种情况下，国民革命军总司令部为达到占领江西的预定目标，决定对江西转取攻势。
九月上旬，国民革命军分三路进军江西。在赣南,由李济深指挥第二军第五师、第五军第十六第四十六团团和第十四军军(由独立第一师改编，赖世璜任军长)最先开始行动，攻占赣州后沿赣江北上，向吉安方向发展进攻。
在赣西，由朱培德指挥第三军和第二军主力占领萍乡后，连克宜春、万载、分宜，在新喻(今新余)与孙军一部激战三昼夜占领该地后，第三军向高安、第二军主力向樟树方向进击。
在赣西北，由程潜指挥第六军和第一军第一师分别克修水、铜鼓，继占奉新和高安。九月十九日，第六军第十九师攻占南昌城。
孙传芳看到国民革命军节节胜利以后，急忙从南浔铁路(南昌－九江)沿线和樟树地区调兵反击。由奉新向南昌攻击前进的第1军第1师在牛行受挫，伤亡非常的严重。第十九师孤军苦战三日后，被迫于二十一日退出南昌。第二天，第十九师师得第六军第十七师的增援，再次攻入南昌，又遭到孙传芳部队优势兵力围攻，没办法与二十三日突围，撤向奉新地区。
在此期间，孙传芳将其在赣、闽的部队编组为5个方面军，并设司令部于九江,亲自坐镇指挥,计划以一路反攻南昌后，由高安方向进击长沙；一路由武宁越过九宫山攻取湖北通山；一路由武穴渡江攻阳新，在咸宁、蒲圻间截断武昌至长沙铁路，然后北上解救武昌。