在五卅运动蓬勃发展的有利形势下，国共两党合作完成了统一广东革命根据地的工作。
广东是孙中山多年来进行革命活动的主要依托。他生前想把广东建设成为一个巩固的革命基地，以便进行北伐，统一全中国，但这个愿望一直未能实现。五卅运动前，广东仍然处于革命同反革命相对峙的状态。广州革命政府虽已成立两年，但是一直未能控制广东全省。陈炯明盘踞东江，邓本殷割据南路，以武力窥伺广州。广州革命政府依靠的滇军杨希闵部、桂军刘震寰部，实际上也是地方军阀势力。它们在各自盘踞的地方扰民害民，同帝国主义势力秘密往来。广州革命政府时时感到腹背受敌的严重威胁。
１９２５年初，陈炯明乘孙中山北上病重之机，在英帝国主义势力的支持下，举兵进犯广州。广州革命政府组织东征军，于２月初分三路讨伐陈炯明。担负东征军右翼作战任务的是许崇智所部粤军。由于蒋介石兼任粤军参谋长，黄埔军校校军３０００人编入右翼军。周恩来作为黄埔军校政治部主任随军东征，负责军中政治工作。
东征开始后，担任左翼和中路作战任务的杨希闵、刘震寰部都按兵不动，右翼军却进展迅速。首次参加战斗的黄埔校军，由于有共产党员和共青团员发挥先锋模范作用，更是战绩显赫。在群众的积极支持下，这支军队先后攻下淡水、海丰，于３月占领潮汕地区。不料部队回师到棉湖时陷入敌军重围之中。连长、共产党员曹石泉和曹渊、许继慎等率部奋力作战，击溃陈炯明军主力林虎部，扭转了战局。营党代表章琰在战斗中牺牲。由于共产党员冲锋陷阵、勇猛杀敌，东征军被东江人民称誉为“为民众而牺牲之先锋队”。４月，东征军控制东江地区，取得第一次东征的胜利。
第一次东征期间，周恩来派共产党员杨石魂等以特派员身份到东江地区各县，发展工农运动，建立党的组织。潮安（今潮州）、汕头、海丰、陆丰等地的共产党和共青团组织，都是在东征中陆续建立起来的。
６月初，杨希闵、刘震寰与陈炯明等军阀勾结，在广州公开叛乱。正在东征的黄埔校军及其他部队迅速回师平叛。中共广东区委成立以罗亦农为负责人的革命委员会，发动群众积极支援部队，并指示铁甲车队配合主力作战。经过激烈战斗，于６月１２日平息了叛乱，歼敌２万余人。
７月１日，广州大元帅府正式改组为中华民国国民政府。汪精卫任国民政府主席，胡汉民任外交部部长，廖仲恺任财政部部长，许崇智任军事部部长。国民政府聘请鲍罗廷为高等顾问。
国民政府成立后，先后将黄埔军校校军和驻在广东的粤、湘、滇等各系部队，统一改编为国民革命军。到年底，共编成６个军，有８．５万人，６万支枪，加上各军校学生６０００人，成为一支有相当规模的军队。国民革命军采用苏联红军的政治工作制度，设立党代表和政治部。共产党人周恩来、李富春、朱克靖、罗汉、林祖涵分别担任第一、第二、第三、第四、第六军的副党代表（各军党代表都由国民革命军总党代表汪精卫兼任，副党代表实际负责军中的政治工作——作者注）兼政治部主任。由于共产党人进行了大量的政治工作，使这支军队在不同程度上接受了民主革命思想的影响。苏联军事顾问团团长季山嘉（１８９３—１９３８，苏联人，俄文原名Ｈ．Ｂ．Куйбышев，季山嘉是其俄文化名的中译名。１９２５年７月加伦回国疗养后任苏联军事顾问团团长。１９２６年中山舰事件后回国——作者注）等在１９２６年１月致信中共中央，认为“国民革命军的一切政治成就都应完全归功于共产党人”。不过，国民革命军的军事指挥权仍掌握在旧军人手里，有些部队还带有浓厚的旧式雇佣军队的色彩。
国民党左派领袖廖仲恺，坚持孙中山的三大政策，采取切实办法将广东各地的财政、民政统一收归政府管理，为国民革命军和省港罢工工人提供了有力的经济支持。这对割据广东各地，鱼肉人民的军阀、官僚及国民党右派势力是一个沉重打击。他们勾结英帝国主义者收买刺客，于８月２０日将廖仲恺杀害。廖仲恺遇害后，胡汉民因被怀疑同此案有牵连，离开广州；许崇智因处理“廖案”不力，被劝离粤赴沪，他主管军事的权力由蒋介石接替。
在第一次东征期间被打败的陈炯明部队，乘东征军回师广州的机会，于１９２５年９月重占东江地区。国民政府决定举行第二次东征，任命国民革命军第一军军长蒋介石为东征军总指挥，周恩来为总政治部主任。在周恩来的领导下，东征军组织了政治宣传队，制定了《战时政治宣传大纲》。政治宣传队通过讲演、散发传单、张贴标语等多种宣传形式，发动民众，鼓舞士气。东征军得到当地群众的支持，连战皆捷。１０月１４日，以共产党员和共青团员为骨干的“攻城先锋队”以死伤官兵４００余人的代价，攻克素称“天险”的惠州。苏联军事顾问感慨地称赞：“惠州要塞实际上是共产党人拿下的，他们的意志比攻不破的城墙还要坚硬。”１１月底，东征军在粤闽边全歼陈炯明残部，第二次东征胜利结束。
在第二次东征期间，国民政府还派部队进剿盘踞广东南路的军阀邓本殷部。中共广东区委为配合这次军事行动，成立了以黄学增为书记的南路特别委员会。朱克靖、张善铭、廖乾五等共产党员带领政治工作人员深入民众，大力开展宣传和组织工作。南征部队在１２月占领钦州、雷州后，于１９２６年１月中旬渡海作战，收复海南岛。邓本殷逃亡，残部被缴械收编。
东征和南征的胜利，使四分五裂的广东迅速获得统一，成为全国唯一的革命根据地，为举行北伐战争准备了比较巩固的后方基地。
在统一广东根据地的斗争中，由共产党员起积极作用的黄埔军校校军和第一军战功卓著。它们经过严格训练，具有良好的政治素质和军事素质，士气旺盛，战斗英勇，对国民革命军的其他参战部队起了带动作用。毛泽东后来说：“那时军队有一种新气象，官兵之间和军民之间大体上是团结的，奋勇向前的革命精神充满了军队。那时军队设立了党代表和政治部，这种制度是中国历史上没有的，靠了这种制度使军队一新其面目。”这种新气象，对以后人民军队的建设产生了重要影响。
在广东兴起的工农革命群众运动，给革命战争以极大的支援。广大工人、农民，特别是省港罢工委员会所属的纠察队队员和东江一带的农民协会会员，为革命军侦察敌情、运送物资、救护伤员、困扰敌军以至协助作战，为平定杨、刘叛乱和东征、南征的胜利提供了重要保证。东征军到达海丰、陆丰时，农民自愿备送酒肉，慰劳将士。一份《东征参战报告》记载：“军队所至，人民箪食壶浆以迎义师。关于给养及运输，遂感莫大之便利”。许多乡村还成立了欢迎革命军的组织。在平定杨、刘叛乱时，广九、广三、粤汉三条铁路的工人以罢工斗争的实际行动积极响应；海陆丰等地农民在省农协组织下，踊跃参战，不少会员英勇地献出了生命。统一广东的经验表明，在人民革命中，政权、军队和群众运动三者是紧密联系的。
随东征军进入汕头的周恩来，东征胜利后被国民政府任命为广东东江各属行政委员，负责惠州、潮安、梅县以及海陆丰下属２５个县的行政工作。他同中共潮汕地区党组织一起，为治理东江进行了许多具有开创性的工作。如解散旧议会，实行各界人民代表会议制度；委任进步人士当县长；大力发动群众，肃清军阀余孽；废除苛捐杂税；解散地方民团；保护和发展工农运动；制定建设东江、造福人民的计划，等。这些工作，使东江各地在较短时间内奠定了稳固的革命基础。周恩来主政东江，是中国共产党人领导地方行政工作的最初尝试，对共产党人探索和积累政权建设的经验，具有重要的意义。
