當天晚上，四軍軍長黃琪翔祕密召集薛嶽及第五軍軍長李福林的代表開會，決定馬上採取軍事行動驅逐桂系，逮捕黃紹竑。會畢，薛嶽密令第二師的官兵配合第四軍行動。
此次行動十分順利，除了黃紹竑事先得到訊息從其宅中逃跑外，原先計劃攻擊目標如兵工廠、清黨委員會等全被拿下，並強行解除了包括黃埔軍校軍隊在內的李濟深、黃紹竑在廣州的所有武裝，接收了各軍政機關。
第二天早上，“打倒南京特別委員會”“打倒桂系軍閥”“打倒西山會議派”“建設新廣東”等標語，遍貼廣州街頭。張發奎從香港回來，出任廣州政治分會主席。
此次事變史稱為“張黃事變”。在薛嶽等將領的支援下，張發奎雖然一夜就獲成功，可是如同捅了一個馬蜂窩。在南京，汪精衛成為國民黨黨內攻擊的中心。
惱羞成怒的李濟深馬上命令陳濟棠第十一師、徐景唐的第十三師配合從福建南下廣東的陳銘樞第十一軍和錢大鈞的二十三軍，反攻廣州；躲過一劫的黃紹竑經香港逃回廣西后，立即響應李濟深，親率第十五軍從西江進軍廣州，迅速形成東、西、南三面合圍之勢。
張發奎沒想到自己會陷入四面楚歌的命運，窮於應付。他迅速對其第四軍進行重新編組，共轄五個師，軍長仍為黃琪翔，第十二師師長繆培南，第二十五師師長李漢魂，第二十六師師長許志銳，教導第一師師長薛嶽，教導第二師師長黃鎮球。
同時，將薛嶽的教導第一師調往江門警戒徐景唐；將黃鎮球的教導第二師調西江，配合調往梧州的許志銳第二十六師，阻止桂軍進攻；將李漢魂的第二十五師調到廣州以東的惠州、石龍一帶，防備陳濟棠部。
這樣，張發奎將五個師都調出去了，留下拱衛廣州的只剩下第四軍軍部教導團等少量部隊，廣州防備十分空虛。而教導團又早已被祕密加入中共的四軍參謀長葉劍英牢牢控制。
中共領導人決定利用這大好時機，祕密策劃廣州起義。中共廣東省委書記張太雷、被任命為紅軍總司令的葉挺等領導人祕密來到廣州。
12月11日凌晨2時，廣州起義的槍聲響了。
正住在東山區的張發奎、黃琪翔與陳公博慌忙從**爬起，從二沙頭狼狽渡江，到河南海棠寺找到第五軍軍長李福林。稍定下神後，張發奎連忙派人到沙面，以無線電下令駐防廣州外圍的各部隊回師“戡亂”。
張發奎發出電報後，原以為援軍很快就到，可是等了一個上午都沒見援軍的蹤影。陳公博建議說，單單發個電報，下面的部隊不知具體情況，也不一定派兵迅速前來，還是你親自到西江去催一下。
張發奎認為有理，馬上向李福林借了一艘小火輪，連夜趕到江門，找到薛嶽。
薛嶽的部隊前幾天打了一仗，吃了敗績，正在整頓。他見張發奎午夜來臨，有些詫異。
張發奎劈頭就問：“伯陵，你沒接到我的電報嗎？怎麼按兵不動？”
薛嶽問清原委後，拿出一份電報說：“接到了。可是你從沙面打來的電報用的是明碼，不是軍隊用的密碼。我正感到奇怪呢。何況你電報上只稱是‘共逆暴動’，並沒說具體的形勢。我還以為只是一個小小暴亂，不值得興師動眾。你說說看，到底是怎麼回事？”
張發奎一聽，有些氣惱，但也認為事在情理之中，只好壓住脾氣：“李福林那裡根本沒有發報機，我是用商業用途的發報機發的，哪來的軍事密碼？這次共黨暴動，得到葉劍英的內應，策動了四軍教導團和警衛團一部參加，人數不多，遠遠沒有南昌暴動那種規模。你還是快派兵吧。”
薛嶽聽了心裡有了底，但沒想到他的老同事葉劍英竟然參加了這次暴動，難怪能調得動教導團。他對張發奎說：“張長官，您放心，我馬上叫鄧副師長帶兩個團支援廣州，您先睡一會兒吧。”
張發奎擺了擺手，說：“我得馬上趕到肇慶，他們也跟你們一樣情況不明啊。”
送走張發奎後，薛嶽命令部隊緊急集合。