导火线
1936年5月12，国民党元老，反蒋派人物，粤系名义上的首领胡汉民(实权归于陈济棠)，因突发脑溢血死亡。蒋介石借胡汉民之死，立即宣布五条建议：第一，取消两广的半独立地位;第二，派人取代胡汉民在广东省政府之地位，改组广东省政府;第三，原粤系人物愿意到南京工作者随意，不愿者中央政府资助出洋考察;第四，粤军各军师长由军委会统一任命;第五，取消广东货币，统一以法币。此五条建议意图将广东权力收归中央。五条建议一出，立即引起陈济棠的强烈反弹。陈济棠不愿坐以待毙，立即联络新桂系，决定共同出兵，北上反蒋。
开端
1936年6月1日，由粤桂地方实力派组成的国民党西南执行部和国民政府西南政务委员会通电全国，攻击蒋介石中央对抗日不作为，声称两广愿意与日寇决一死战，要求蒋介石立即停止对各地方实力派的进逼。国民政府和国民党中央立即回电驳斥，声称“攘外必先安内，统一方能御晦”，并痛斥两广为“地方将吏抗命”。同时军委会亦通电两广，严令两广部队不得擅自行动，双方矛盾激化。新桂系派出李品仙拉拢主政湖南的何键。但何键坐山观虎斗，一面敷衍李品仙，一面向蒋介石报告粤桂两军的行动。6月10日，中央军两个军抢先占领衡阳，封锁粤桂两军的北上道路。
对峙
6月中旬，蒋介石调集部队，准备武装解决两广。而粤桂两军则出动30万人马，飞机100多架，内河舰艇20多艘，抢先进攻湖南。但当时何键已经投向中央，和中央军一道防堵粤桂两军。粤桂两军暂停于湘南，不再前进。
蒋介石在广东培养反陈势力已经多年。两广一起事，粤军第一军军长余汉谋便暗中与蒋介石联络，随后发表通电，宣布归顺中央。蒋介石则允诺倒陈后以余汉谋主政广东。7月4日，数十架广东空军飞机飞离广东投蒋，粤军实力大损。新桂系三大首领赶紧与陈济棠见面商议，统一军政，财政，并且将军心已经不稳的粤军布置在内线，而桂军布置在外线。
7月13日，国民党五届二中全会决议撤销西南执行部，军委会则宣布撤销陈济棠的职务，以余汉谋取而代之。同时为了分化粤桂，宣布李宗仁，白崇禧的本兼各职不变。但是新桂系没有上当，还尽力扶持陈济棠，建议陈济棠立即将钱粮，武器和可靠部队掌握，退往粤西，背靠桂系，同时准备派桂军入粤，稳定广东局面，但是形势已经急转直下。
倒陈
7月14日，余汉谋向陈济棠发出通牒，要求陈济棠24小时内离开广东，同时出兵向广州进攻，陈济棠所部第二军不战而退，准备迎余汉谋以代替陈济棠，陈济棠所部军心大乱。白崇禧立即电告陈济棠，形势危急，劝陈济棠不惜血本，以金钱，官职为诱饵迅速稳定军心。但仅过了一日，陈济棠之广东空军便在司令黄光锐的率领下全数北上投蒋，陈济棠已经心灰意冷，决心下野，遂不再理会白崇禧的提议。18日，陈济棠在将过渡政务军务安排妥当后，前往香港，淡出政坛。陈济棠最亲信的陈汉光师，被陈济棠命令入桂，并且附送军费数十万元。但陈汉光师不愿入桂，被余汉谋部收编，至此，陈济棠在广东之势力被连根拔起，除了数十万军费归新桂系所有外，全部被余汉谋接收。
陈济棠倒台，蒋介石立即威逼新桂系，顾祝同率薛岳等部自贵州进逼，余汉谋所部自雷州半岛进逼，陈诚部自西江沿江而上，何键湘军则自湘桂边境窥探桂林，新桂系形势危急。新桂系立即以民团制度动员全省后备兵源准备迎战，建制军队扩充兵力至44个团，另外尚有近10万地方民团。共约兵力20万，据险固守。同时为了争取舆论支持，驱逐桂军内部所有的日籍教官，顾问。由于新桂系不同于粤系，其形成过程中形成了以李白二人为核心的团体组织，向心力十分稳固，蒋介石对新桂系的收买分化未能成功，新桂系内部居然没有军政人物投蒋。
声援
新桂系盟友众多，东北军、西北军、共产党都通电声援。新桂系亦利用西南各地方实力派与蒋介石中央军系的矛盾，分化，游说。使得黔军，湘军等都观望不前。在福建事变中下台的蔡廷锴还出资30万港元组建了一个师，对新桂系帮助极大。
新桂系抓紧“抗日”的旗号不放，争取在舆论上陷中央军于不义。6月后，广西连日发生新桂系默许，操纵下的抗日示威游行，集会，声势浩大。大批文化界，新闻界人士亦被新桂系邀请来桂。新桂系在舆论上占了上风。
僵局
7月15日，国民政府通电全国，宣布将李宗仁、白崇禧外调，明升暗降，但同时又委任原属新桂系，但早在中原大战便已经投蒋的黄绍竑主政广西，企图分化新桂系。李白二人拒不到职，而黄绍竑暗通桂系，居然公开表示不愿就职。两广事变陷入僵局。
7月底，出于对日本帝国主义的强烈愤慨和对新桂系的同情，全国各界和各地方实力派开始倾向于新桂系。冯玉祥亲自上庐山劝告蒋介石和平解决两广事变，就连蒋派内部的程潜、刘斐等人，都公开声称抗日第一。加上当时东北军张学良，西北军(陕军)杨虎城已经同中共秘密达成了停战协议，蒋介石急于调兵北上剿共，也逐渐倾向于和平解决两广事变。
试探
8月初，蒋桂双方不断派人互相试探，刘斐，朱培德，程潜，居正等人不停来回南宁和广州，劝说双方各退一步。最后新桂系提出，中央停止进逼地方，维持广西现状不变，日人如更进一步，立即全面抗战，战端一起，广西立即出兵。在此基础上，新桂系宣布服从蒋之领导，不再争夺中央名器。双方台前幕后的争斗持续到9月初，终于达成了协议。
和解
9月4日，国民政府和军委会发布命令，李白二人和桂系大小官员之职位不变，新桂系官员则隆重在南宁就职，宣布服从蒋之中央。至此，两广事变解决。9月中旬，蒋介石与李宗仁在广州会晤，新桂系与中央军之矛盾暂时得以解决。
两广事变在历经3个多月，双方出动高达80万部队对峙后，最终不发一枪一弹而告终。