導火線
1936年5月12，國民黨元老，反蔣派人物，粵系名義上的首領胡漢民(實權歸於陳濟棠)，因突發腦溢血死亡。蔣介石借胡漢民之死，立即宣佈五條建議：第一，取消兩廣的半獨立地位;第二，派人取代胡漢民在廣東省政府之地位，改組廣東省政府;第三，原粵系人物願意到南京工作者隨意，不願者中央政府資助出洋考察;第四，粵軍各軍師長由軍委會統一任命;第五，取消廣東貨幣，統一以法幣。此五條建議意圖將廣東權力收歸中央。五條建議一出，立即引起陳濟棠的強烈反彈。陳濟棠不願坐以待斃，立即聯絡新桂系，決定共同出兵，北上反蔣。
開端
1936年6月1日，由粵桂地方實力派組成的國民黨西南執行部和國民政府西南政務委員會通電全國，攻擊蔣介石中央對抗日不作爲，聲稱兩廣願意與日寇決一死戰，要求蔣介石立即停止對各地方實力派的進逼。國民政府和國民黨中央立即回電駁斥，聲稱“攘外必先安內，統一方能御晦”，並痛斥兩廣爲“地方將吏抗命”。同時軍委會亦通電兩廣，嚴令兩广部隊不得擅自行動，雙方矛盾激化。新桂系派出李品仙拉攏主政湖南的何鍵。但何鍵坐山觀虎鬥，一面敷衍李品仙，一面向蔣介石報告粵桂兩軍的行動。6月10日，中央軍兩個軍搶先佔領衡陽，封鎖粵桂兩軍的北上道路。
對峙
6月中旬，蔣介石調集部隊，準備武裝解決兩廣。而粵桂兩軍則出動30萬人馬，飛機100多架，內河艦艇20多艘，搶先進攻湖南。但當時何鍵已經投向中央，和中央軍一道防堵粵桂兩軍。粵桂兩軍暫停於湘南，不再前進。
蔣介石在廣東培養反陳勢力已經多年。兩廣一起事，粵軍第一軍軍長餘漢謀便暗中與蔣介石聯絡，隨後發表通電，宣佈歸順中央。蔣介石則允諾倒陳後以餘漢謀主政廣東。7月4日，數十架廣東空軍飛機飛離廣東投蔣，粵軍實力大損。新桂系三大首領趕緊與陳濟棠見面商議，統一軍政，財政，並且將軍心已經不穩的粵軍佈置在內線，而桂軍佈置在外線。
7月13日，國民黨五屆二中全會決議撤銷西南執行部，軍委會則宣佈撤銷陳濟棠的職務，以餘漢謀取而代之。同時爲了分化粵桂，宣佈李宗仁，白崇禧的本兼各職不變。但是新桂系沒有上當，還盡力扶持陳濟棠，建議陳濟棠立即將錢糧，武器和可靠部隊掌握，退往粵西，背靠桂系，同時準備派桂軍入粵，穩定廣東局面，但是形勢已經急轉直下。
倒陳
7月14日，餘漢謀向陳濟棠發出通牒，要求陳濟棠24小時內離開廣東，同時出兵向廣州進攻，陳濟棠所部第二軍不戰而退，準備迎餘漢謀以代替陳濟棠，陳濟棠所部軍心大亂。白崇禧立即電告陳濟棠，形勢危急，勸陳濟棠不惜血本，以金錢，官職爲誘餌迅速穩定軍心。但僅過了一日，陳濟棠之廣東空軍便在司令黃光銳的率領下全數北上投蔣，陳濟棠已經心灰意冷，決心下野，遂不再理會白崇禧的提議。18日，陳濟棠在將過渡政務軍務安排妥當後，前往香港，淡出政壇。陳濟棠最親信的陳漢光師，被陳濟棠命令入桂，並且附送軍費數十萬元。但陳漢光師不願入桂，被餘漢謀部收編，至此，陳濟棠在廣東之勢力被連根拔起，除了數十萬軍費歸新桂系所有外，全部被餘漢謀接收。
陳濟棠倒臺，蔣介石立即威逼新桂系，顧祝同率薛嶽等部自貴州進逼，餘漢謀所部自雷州半島進逼，陳誠部自西江沿江而上，何鍵湘軍則自湘桂邊境窺探桂林，新桂系形勢危急。新桂系立即以民團制度動員全省後備兵源準備迎戰，建制軍隊擴充兵力至44個團，另外尚有近10萬地方民團。共約兵力20萬，據險固守。同時爲了爭取輿論支持，驅逐桂軍內部所有的日籍教官，顧問。由於新桂系不同於粵系，其形成過程中形成了以李白二人爲核心的團體組織，向心力十分穩固，蔣介石對新桂系的收買分化未能成功，新桂系內部居然沒有軍政人物投蔣。
聲援
新桂系盟友衆多，東北軍、西北軍、共產黨都通電聲援。新桂系亦利用西南各地方實力派與蔣介石中央軍系的矛盾，分化，遊說。使得黔軍，湘軍等都觀望不前。在福建事變中下臺的蔡廷鍇還出資30萬港元組建了一個師，對新桂系幫助極大。
新桂系抓緊“抗日”的旗號不放，爭取在輿論上陷中央軍於不義。6月後，廣西連日發生新桂系默許，操縱下的抗日示威遊行，集會，聲勢浩大。大批文化界，新聞界人士亦被新桂系邀請來桂。新桂系在輿論上佔了上風。
僵局
7月15日，國民政府通電全國，宣佈將李宗仁、白崇禧外調，明升暗降，但同時又委任原屬新桂系，但早在中原大戰便已經投蔣的黃紹竑主政廣西，企圖分化新桂系。李白二人拒不到職，而黃紹竑暗通桂系，居然公開表示不願就職。兩廣事變陷入僵局。
7月底，出於對日本帝國主義的強烈憤慨和對新桂系的同情，全國各界和各地方實力派開始傾向於新桂系。馮玉祥親自上廬山勸告蔣介石和平解決兩廣事變，就連蔣派內部的程潛、劉斐等人，都公開聲稱抗日第一。加上當時東北軍張學良，西北軍(陝軍)楊虎城已經同中共祕密達成了停戰協議，蔣介石急於調兵北上剿共，也逐漸傾向於和平解決兩廣事變。
試探
8月初，蔣桂雙方不斷派人互相試探，劉斐，朱培德，程潛，居正等人不停來回南寧和廣州，勸說雙方各退一步。最後新桂系提出，中央停止進逼地方，維持廣西現狀不變，日人如更進一步，立即全面抗戰，戰端一起，廣西立即出兵。在此基礎上，新桂系宣佈服從蔣之領導，不再爭奪中央名器。雙方臺前幕後的爭鬥持續到9月初，終於達成了協議。
和解
9月4日，國民政府和軍委會發布命令，李白二人和桂系大小官員之職位不變，新桂系官員則隆重在南寧就職，宣佈服從蔣之中央。至此，兩廣事變解決。9月中旬，蔣介石與李宗仁在廣州會晤，新桂系與中央軍之矛盾暫時得以解決。
兩廣事變在歷經3個多月，雙方出動高達80萬部隊對峙後，最終不發一槍一彈而告終。
