第四军分成前线与后方两部分：前者由陈铭枢第十师、张发奎第十二师和叶挺独立团组成，接受副军长陈可钰指挥开往前线；军长李济深身兼国民革命军总参谋长、黄埔军校副校长，与陈济棠第十一师、徐景唐第十三师及两个炮兵营留守广州。北伐战争中，第四军所向披靡。在汀泗桥、贺胜桥大胜吴佩孚部。10月10日，攻克武昌。该军亦因此荣获「铁军」称号。1926年11月，前线的第四军第十师和第十二师在未征询后方意见的情况下进行扩编：第十师扩编继承国民革命军第十一军，陈铭枢接替方本仁任军长，蒋光鼐任副军长，下辖第十、第二十四及二十六师；