吉安赴武汉被任命为国民革命军第四军参谋长；留下的左派军官发起吉安暴动。蒋介石得知二师暴动，才终于相信了叶剑英已背离他的事实,宣布开除叶剑英国民党党籍。1927年7月，经李世安介绍、周恩来同意，秘密加入中国共产党。南昌起义前，叶剑英得知汪精卫阴谋加害叶挺、贺龙，立即冒着风险在九江甘棠湖一小划子上与他们商量对策，决定叶挺和贺龙指挥的部队迅速向南昌开进。起义军撤出南昌后，叶剑英极力劝阻了张发奎对起义军的追击。8月上旬，兼任第四军军官教导团团长。12月11日，叶剑英率领所部教导团参加广州起义，任军事指挥部副总指挥。