下属的叶举部4000人围攻并炮轰总统府，六一六事变爆发。陈炯明的军队在广州街上戒严，林直勉让曾经行医的孙中山扮作医生，林直勉以自己母亲患病需看医生为由，说服了陈炯明部的岗哨，使孙中山脱险并登上楚豫舰，后转往永丰舰。1922年10月，林直勉、邓泽如、古应芬、林树巍、李文范等人在香港设“讨陈驻港办事处”，策划讨伐陈炯明。
刺廖疑云.1923年1月，陈炯明失败撤出广州，胡汉民出任广东省省长，林直勉任广东省政府秘书长。1923年11月，林直勉又出任中国国民党临时中央执行委员会候补委员。