同年7月，王天培被国民政府任命国民革命军第十军军长。同时彭汉章任国民革命军第九军军长。共同参加北伐。第九军与第十军在湖南省击败沈鸿英，12月击败北京政府长江上游总司令卢金山与川军指挥官杨森的联军。因他们势力较大，引起蒋介石警觉，指示国民革命军第八军军长唐生智肃清袁祖铭（当时任国民革命军第十二军军长）、彭汉章，而王天培则继续参加北伐。1927年四一二事件中，他拒绝执行反共命令。（民国16年）5月，王天培任北伐军第三路前敌总指挥。在蒋介石、李宗仁指挥下，他在华东与张宗昌率领的直鲁联军展开激战。王天培取得优势