革命爆发后，厉尔康感觉到民主革命和种族革命的责任重大，决心不动声色，禀职南下，加入北伐军，为革命事业而努力。他于是私自将本职中应行交代的事项，于禀职前夕以书面分别开明，留置案头。然后赴各驻防队伍处巡视，依次训话，暗示告别。厉尔康南下到了上海后，函报载涛和良弼两个主官，表示歉意，并详述移交事项以请手续。回到浙江后，浙江都督蒋伯器虽殷殷留劝，但厉尔康以府中凌乱无序，辞不应命，应同学金永炎之邀加入北伐军，在北伐军干部训练班任教官，训练士官。在北伐军干部训练班授课不久，厉尔康认为学生们所望太奢，基础教育尚未修得，便