亥革命后，任广东北伐军第二十二师参谋长。北京陆军大学毕业，后留校任教。1920年应邓铿之邀，任陈炯明建国粤军第一师参谋长。邓铿被杀后，梁鸿楷继任。不久，李任粤军第一师代理师长。1922年冬参与策动粤军反戈驱逐陈炯明。1923年任梧州西江善后处长，曾动员李宗仁、黄绍竑加入国民党；有「半个桂系」之称。1924年黄埔军校建校，李济深任教练部少将主任。1925年国民政府在广州成立，建国粤军第一师改编成国民革命军第四军，李济深任第四军军长。第四军之下辖两个师及一个独立团。
北伐至四一二事件.