七護法運動及與岑春煊的決裂
一九一七年，馮國璋、段祺瑞政府撕毀約法，解散國會，孫中山先生在上海率領北方政府的北洋艦隊南下護法，組軍政府於廣州。九月十日，孫中山先生就任海陸軍大元帥職，李烈鈞也從上海南旋，出任大元帥府參謀總長職務。到底李烈鈞赴滬後，與孫中山及黃興之間的關係如何，我知道不多，但可以確定的是，李烈鈞後來加入了中華革命黨（免打指模），以後也一直跟隨著孫中山，直到孫死時為止。
李烈鈞回粵之後，設參謀總部於廣州東堤八旗會館，除原來從雲南帶出來的滇軍之外，並收集他在江西時的舊部，組成了贛軍，以李明揚為第一梯團長，統歸李烈鈞掌握，設司令部於廣州農民試驗場。李這個時候的工作是異常積極的（有人說他因唐繼堯關係，沒有正式就參謀總長職，是不確的）。大概在軍政府成立後不久，馮國璋、段祺瑞政府即派兵南下（似為一師，師長已忘其名）從江西直向南雄進逼，前鋒已抵大庾，李烈鈞即以參謀總長名義，擬定作戰計劃，率滇、贛軍進擊北軍，派滇軍朱培德旅進占大梅關，贛軍李明揚梯團進占小梅關，旋即展開戰鬥，相持七八天之久，北軍即不支潰逃。在大庾嶺上，遺下德國退管七生半野戰炮一門，其他軍品一部分。李烈鈞未予追擊，本人返回韶關。
當時因預計到段祺瑞政府不會因此罷手，大小梅關之役隻是一個試探性的進攻，乃由參謀部擬定計劃，興建韶關要塞，派原來的湖口要塞司令何子奇為韶關要塞司令，從虎門要塞及沙角炮台拆卸二十四生的及十二生的大炮多門，運韶關設防。已運抵韶關的二十四生的大炮一門，安設於韶關火車站附近的小山上，不及運到韶關的，有十二生的後鏜炮一門，後來即陳列於廣州越秀山上。
一九一八年二月間，段祺瑞複派龍濟光為兩廣巡閱使，命令他從瓊崖渡海，向廣州進攻。時龍濟光傾其全力陷雷州、高州、化州，直逼兩陽，聲勢甚為浩大。其前鋒李嘉昌部，已到達陽春，桂軍林虎部（林虎在湖口起義失敗後，帶隊徒手返回廣西）倉卒應戰，敗走閘坡，乘船從海道敗回廣州，全省為之震動。桂係廣東督軍莫榮新，集結桂係全部兵力，號稱五個軍（第一軍馬濟，第二軍林虎，第三軍劉誌陸，第四軍魏邦平，第五軍劉達慶），準備迎擊。在遴選統帥時，莫榮新、李根源等均怯於敵勢強大，互相推讓，辭不敢受，最後請李烈鈞以參謀總長名義任前敵總指揮，率隊迎戰。李烈鈞慷慨受命，與其參謀長餘地山，總參議耿毅共同擬定了著名的平龍計劃。這個計劃以分進合擊為中心，五個軍分路前進，其中一軍由廣西的鬱林出廣東的靈山，突擊龍濟光軍背後，把龍軍包圍聚殲於兩陽至高州的沿海地帶。這一仗充分顯示了李烈鈞的軍事才能，被稱為李烈鈞所打的最漂亮的一仗。它的特點是，既精確地估計了敵人的全麵變動發展情況，複為各路軍定了確切的進軍路線、作戰任務，及異常準確的行軍進度，迅速地完成了合圍任務。最後在電白圍殲其主力，其殘餘部隊被迫繳械投降。龍濟光隻身逃跑。
李烈鈞這時一麵積極工作，一麵也積極於玩樂。除了農林試驗場的總部、八旗會館的參謀部之外，他還在大沙頭建了一座二層木樓，取名祟雅樓。門前蓋有一個頗為華麗的大棚廠，既可以宴客，又可以演戲，既作為招待賓客之用，又作為聚集滇贛軍部屬之所。每日裏，或接待南下護法的議員，或歡宴自己的部屬，或聘請京劇名班來演出，端的是車水馬龍，弦歌不輟。時京劇碧雲霞班在廣州演出，李烈鈞還特別組織南下議員中喜愛京劇的票友和碧雲霞班的主角到崇雅樓演唱。滇軍旅長朱培德結婚，曾在這裏大宴賓客，團長楊益謙曾在這裏為母親賀壽……總之，這個崇雅樓就成為李烈鈞及其部屬吃喝玩樂的處所。這固然表觀了李烈鈞對部屬寬洪大量、親密無間的一麵，但也表露了李烈鈞平時對部隊沒有較嚴格的要求，對幹部缺少政治領導的弱點。因此，不久就受到了岑春煊、李根源等的陰謀打擊，險些無法自拔。