1921年底，孫中山進(jìn)駐桂林，擬從這里取道湖南北伐，推翻北洋軍閥的統(tǒng)治，實(shí)現(xiàn)全國統(tǒng)一。

12月4日，孫中山乘船到桂林市郊登岸入城。桂林市民扶老攜幼擠滿了街頭，都來一睹孫中山的風(fēng)采。7日，桂林政、軍、學(xué)、商各界76個團(tuán)體隆重召開了歡迎孫中山的大會。

孫中山抵達(dá)桂林后，立刻建立陸海軍大元帥大本營（又稱北伐軍大本營），以陸海軍大元帥名義宣布行使戰(zhàn)時最高統(tǒng)帥職責(zé)，同時建立北伐大本營各個機(jī)構(gòu)，統(tǒng)一北伐各軍供給、訓(xùn)練和作戰(zhàn)等方面的行動。

當(dāng)時，會師桂林的北伐軍有粵、滇、黔、贛等各路武裝4萬多人。12月14日，孫中山召集各路將領(lǐng)舉行軍事會議，宣布參加北伐的南方各省也都派代表參加。會議決定，北伐軍分兵兩路：第一路“進(jìn)取贛南、鄂東”；第二路“出湖南，取道長岳”；然后兩路會師武漢，直抵幽燕。隨后，孫中山還命令在進(jìn)軍路線上“每隔六十至七十里設(shè)一兵站分處，購備軍糧及各種軍用物品，以便補(bǔ)給北伐各軍”。

為了把北伐軍各部組織得更嚴(yán)密，使之更有戰(zhàn)斗力，孫中山把軍隊重新分成七個軍團(tuán)。為嚴(yán)格約束軍隊紀(jì)律，孫中山設(shè)立了憲兵司令部，由大本營直接調(diào)遣，派憲兵巡視、糾察各部隊風(fēng)紀(jì)，禁止騷擾百姓。

孫中山非常重視軍隊的政治教育和政治宣傳工作。12月10日，駐桂林的粵、滇、贛三省軍隊全體軍官舉行歡迎大會，桂林各界代表應(yīng)邀參加，孫中山即席演說《軍人精神教育》，闡述了三民主義的基本觀點(diǎn)和革命的任務(wù)，要求軍人“立定決心”“同負(fù)革命責(zé)任”。為了培養(yǎng)軍隊的革命意志，他還多次圍繞軍人精神教育這一課題，發(fā)表闡述，要求軍人做到“智”“仁”“勇”兼?zhèn)洌炀氄莆铡懊小薄半[伏”“耐勞”“走路”“吃粗”等技能。

此次孫中山北伐的重點(diǎn)，是直系軍閥及其控制的北洋政府。為此，孫中山先后會見了段祺瑞的代表徐樹錚、張作霖的代表李夢庚，希望聯(lián)合各派力量共同討伐直系軍閥，“以成戡亂之功，完護(hù)法之愿”。

12月23日，共產(chǎn)國際代表馬林在共產(chǎn)黨人張?zhí)椎呐阃碌竭_(dá)桂林，和孫中山舉行了多次會談。雙方就關(guān)于改組國民黨、建立軍官學(xué)校、擴(kuò)大對群眾的宣傳、國共兩黨建立革命統(tǒng)一戰(zhàn)線等事項(xiàng)進(jìn)行了探討。孫中山還邀請馬林向北伐軍軍官們作了關(guān)于俄國革命的報告，并同張?zhí)拙桶l(fā)動青年積極參加革命的問題進(jìn)行了討論。

孫中山不顧戎馬倥傯，還抽出時間召集當(dāng)?shù)毓偌潱瑢鹆纸窈蟮拈_發(fā)和建設(shè)發(fā)表了許多重要意見。他指出：桂林要發(fā)展經(jīng)濟(jì)，改善民生，就需要引進(jìn)資本，大力“筑鐵路，開礦山，樹農(nóng)場，興工廠”，開發(fā)旅游資源，更需要普及教育，培養(yǎng)人才，重視科學(xué)技術(shù)。孫中山還親自參加桂林至全州公路的破土開工典禮，還捐資萬元，補(bǔ)助桂林中小學(xué)的教育經(jīng)費(fèi)。

孫中山在桂林期間經(jīng)常接見群眾，并不時外出視察，體恤民情。為出行方便，他還臨時雇窮苦小孩當(dāng)向?qū)АO中山外出時，每到一處必和群眾親切談話。桂林市民各種團(tuán)體組織經(jīng)常向?qū)O中山請愿陳情，孫中山都親自接見，并告訴大家：“人民所請愿之事，政府當(dāng)盡力為人民辦之。”對能解決的問題，他立即命令著手解決。一次，桂林學(xué)聯(lián)組織的新中國學(xué)社負(fù)責(zé)人李文釗、李征鳳等，去找孫中山募捐，孫中山親切地接見了他們，給他們捐了一筆款，還幫助他們把一座縣文廟改建為社址。

隨著北伐諸事準(zhǔn)備就緒，孫中山心情甚佳。12月31日，桂林下雪，孫中山在大本營召集各軍將領(lǐng)舉行茶話會賞雪，迎接新年。席間，他取出一個重約三四十斤的大蛋糕，由夫人宋慶齡切片，分給與會各將領(lǐng)共享。

1922年1月1日，孫中山宣布以“青天白日滿地紅”旗取代北洋政府的五色旗，并在大本營舉行了升旗儀式。

隨后，孫中山以大元帥的名義頒發(fā)了北伐總動員令，并舉行了北伐誓師典禮。但就在此時，他接到報告說：坐鎮(zhèn)廣州的陳炯明不僅秘密勾結(jié)北洋政府，還暗殺了為北伐軍調(diào)撥物資的鄧鏗，并煽動滇軍將領(lǐng)唐繼堯帶領(lǐng)部分軍隊脫離北伐軍，更唆使湖南督軍趙恒惕拒絕北伐軍進(jìn)入湖南……對此，孫中山在大本營召開緊急軍事會議，經(jīng)研究決定：先行回粵震懾陳炯明，再改道北伐。4月，孫中山率部離開桂林。