在粤桂战争结束的同时,北方的阎锡山与冯玉祥又联合起来对抗蒋介石。3月间,各地反蒋派云集太原,组成了以阎锡山为中心的反蒋联盟。3月15日,由晋军将领商震和西北军将领鹿钟麟等五十七人联合通电,拥戴阎锡山为中华民国海陆空军总司令,冯玉祥、李宗仁为副总司令。4月1日,阎、冯、李分别在太原、潼关、桂平通电就职,中原大战爆发。
李宗仁所部桂张联军被编为第一方面军,李宗仁任总司令。李宗仁在南宁举行会议,决定率军入湘进攻武汉,与阎、冯会师中原。其作战计划是:由李宗仁、白崇禧、张发奎率第四、七、十五军先行出发,由黄绍竑率教导第一、二师作后卫跟进。并决定当桂张军攻占长沙时,黄绍竑的后续部队应占领衡阳。5月下旬,桂张军攻下衡阳,6月初进入长沙、岳阳。但黄绍竑部行动迟缓,此时刚进抵湖南零陵,而蒋介石命粤军蒋光鼐、蔡廷锴部已先机占领了衡阳,把桂张军截成两段。为解除后顾之忧,李、白、张即放弃长沙,退回耒阳,向粤军反攻。7月1日,李、白、张部与黄绍竑部,于衡阳五塘附近与粤军激战,结果被粤军打败,桂张军只得退回广西。
在桂张军出湖南作战时,蒋介石令滇系龙云攻打广西。1930年5月,龙云令卢汉为总指挥,率领四个师约一万九千人,先攻占百色,5月中旬经果化围攻南宁。南宁桂军韦云淞部只有三百人,以镇宁炮台为制高点,凭城固守,两军对峙至9月下旬。桂张军退回广西经整顿后,决定对湘粤方面敌人取守势,全力反击入侵之滇军。9月底,桂军在白崇禧指挥下回援南宁,经过两周激战,至10月中旬,滇军失败,退出广西。第二次滇桂战争结束。
中原大战以后,桂系集团发生了分化,黄绍竑因与李宗仁、白崇禧常常意见相左,同时,也厌倦与蒋介石打内战,在征得李、白的谅解,并表示并不出卖团体以后,离开广西到南京附蒋。蒋介石即任命他为广西军务善后督办,但他并没有马上到广西就任,而是拿了蒋介石的钱在上海、香港、广州等地闲住,直到1932年2月以后才出任国民政府内政部长。而李宗仁、白崇禧仍然留在广西,坚持反蒋活动。
1931年2月,南京国民政府立法院院长、广东实力派人物胡汉民因反对蒋介石集党权、军权于一身,被蒋扣留。于是,反蒋派人物纷纷南下广州。蒋粤反目,促成粤桂联合。陈济棠停止了对广西的进攻,与李宗仁握手言和。5月27日,反蒋派在广州成立国民政府,李宗仁出任国民政府委员及军事委员会常委。广西省经过改组,由第十五军军长黄旭初(广西容县人)出任省主席。桂军改编为第四集团军,李宗仁任总司令。9月初,粤桂联军进入湘南,向南京国民政府挑战。但不久发生了&ldo;九&iddot;一八&rdo;事变,在全国人民要求停止内战,一致抗日的呼声中,宁粤议和。迫于形势,南京国民政府于12月改组,批准蒋介石辞职。广州国民政府亦于1932年1月5日宣布撤销,另立西南政委员会和国民党西南执行部。1932年3月蒋介石复职后,主要精力放在围剿红军,无暇顾及解决桂系问题,使李宗仁能够有机会整治广西,积蓄力量,以图日后东山再起。
1932年4月,李宗仁任广西绥靖主任、白崇禧任副主任、黄旭初任省主席,他们三人成为桂系新的三巨头。李、白、黄提出了自卫、自治、自给的&ldo;三自政策&rdo;和寓兵于团、寓将于学、寓征于募的&ldo;三寓政策&rdo;作为建设广西的纳。1934年,李宗仁、白崇禧还从上海礼聘胡讷生、万民一、万仲文、徐梗生、刘士衡、朱五健六人来广西充当高级谋士,此六人被称为&ldo;桂系六君子&rdo;。对于蒋介石要桂系堵截中央红军的命令,李宗仁、白崇禧则阳奉阴违,力求保境而&ldo;护送&rdo;中央红军通过湘桂边境进入贵州。经过五年的惨淡经营,李宗仁等消除了广西境内的匪患,建立了大量的民团组织,改革了饷捐制度增加了财政收入,创办了各类学校培养了大量人才,桂系集团渐渐恢复了元气。
1936年5月,胡汉民去世,蒋介石乘机要夺陈济棠的广东军政两权。以陈济棠为首的广东实力派,联合李宗仁、白崇禧打起&ldo;抗日救亡&rdo;的旗帜,与之抗衡,激发了两广事变。6月初,两广组成军事委员会和抗日救国军,陈济棠任委员长兼总司令,李宗仁副之。接着,以北上保卫华北为名出兵湖南。蒋介石在调兵弹压的同时,对两广尤其是粤军施以&ldo;银弹&rdo;收买的攻势。6月9日,粤军主力第一军军长余汉谋通电拥蒋。7月4日,陈济棠的空军司令黄光锐率飞机数十架投蒋。7月18日,陈济棠被迫通电下野去香港。
陈济棠垮台后,李宗仁即从广州返回南宁。蒋介石又紧逼李宗仁,调他到南京,又电令白崇禧出洋考察。李、白对此坚决反对。蒋介石调集军队准备以武力解决,李、白也动员了十万之众准备应战,蒋桂战争又即将爆发。但由于全国民人的强烈反对,加上冯玉祥等反复调停,蒋介石不得不收回成命,并于8月12日飞抵广州,向广西发出了和平信号。李宗仁也于8月17日飞到广州,两人会面协商,终于达成了中央接纳李、白抗日救国的建议,日军如再进逼,由蒋领导全面抗战,广西立即出兵参加抗战等主项和平协议。至此,两广事变遂告结束。