兆麟率部回到广东讨伐旧桂系的部队，任第一路司令，攻占潮梅后兼任潮梅善后处处长。1921年，洪兆麟任第二师师长。1922年6月，陈炯明发动六一六事变，洪兆麟站在陈炯明一边，参加了事变。1923年1月15日，洪兆麟在潮汕一度宣布脱离陈炯明独立，并且欢迎孙中山及许崇智返回广东。1923年4月，洪兆麟被曹锟任命为汕头防务督办。1923年4月3日，获将军府授“洪威将军”。1923年6月20日，粤军在汕头设总指挥部，林虎任总指挥，洪兆麟任副总指挥。1924年3月9日，洪兆麟派代表会见孙中山输诚，请予其某军总司令