三天後，陳其美、李平書等組織上海各界代表50餘人開會，籌組上海軍政府。會上，各防軍初推李燮和為滬軍都督，陳漢欽為上海總司令，但紳商各界都推舉陳其美為滬軍都督，雙方意見不洽，陳漢欽怕引起內訌，力勸李燮和退讓，李燮和乃讓都督於陳其美，自領兵到吳淞另組了吳淞軍政分府。始稱吳淞都督，繼而再改為光複軍總司令部。
盧性正知道李燮和與陳其美之間有著隔閡，遂又安慰他道：“你出讓都督是明智的，現在的時局太複雜，光複會也好，同盟會也好，都應該以大局為重，要擱置爭議，才能共同把反清的大業完成。所以，我覺得你的退讓是對的。現在，你組建了光複軍，一樣可為打擊清軍立下大功！”
李燮和點頭道：“我明白此理，咱們現在首要的就是不斷擴大光複軍的力量，黃興既派你來協助我，我就給你委任一個副官長之職，本司令部沒有副司令，你這個副官長就等於行使副總司令的職權吧，你看如何？”
“我初來尚未建尺寸之功，你的手下能服嗎？”
“他們都會聽我的，再說你也是革命黨的老資格了，又是黃興的助手，誰會不服呢？我看就這樣定了吧。”
“好，那我就上任了。”
兩人說至此，盧性正就在光複軍中留下，並與李燮和成了搭檔。
5、攻占南京
到光複軍沒幾日，盧性正隨李燮和從吳淞口乘坐軍艦，指揮水師部隊逆江而上，參與了會攻南京的決戰。
其時，南京尚在清兩江總督張人駿、將軍鐵良、張勳的控製之下。而新軍第九鎮統製徐紹楨自11月8日就率部起義，並從秣陵關進攻過雨花台，後因彈藥不濟而撤退到了鎮江、蕪湖駐防。11日，陳其美以滬軍都督的名義，去電光複後的江蘇都督程德全、浙江都督湯壽潛，提議組織江浙聯軍會攻南京，並推舉徐紹楨為聯軍總司令。程德全、湯壽潛均複電讚同。隨即，江浙聯軍於13日在鎮江成立，先後加入聯軍的有鎮軍、蘇軍、浙軍、淞軍、滬軍，總兵力達萬餘人。李燮和派去的淞軍由黎天才領隊。16日，聯軍總司令徐紹楨在鎮江主持召開軍事會議，商定進攻南京的方案。決定分中路、南路、北路三麵進攻，即浙軍、鎮軍任中路，分別攻占紫金山與天堡城炮台；蘇軍任南路，由句容攻占雨花台炮台；淞軍任北路攻占烏龍山、幕府山兩炮台。23日，聯軍各部冒雨分頭進軍。24日，淞軍在原幕府山炮台軍官成鯤帶領下，順利進占烏龍山，25日清晨，又分兵占領幕府山。同日，浙軍朱瑞率3000人激戰清軍，攻占了馬群、孝陵衛一帶。28日，聯軍總司令部發布會攻南京城命令，接下來3天，聯軍各部與清兵展開激戰。至12月1日中午，江浙聯軍合力攻下了天堡城。而盧性正伴隨李燮和一起，這時乘軍艦也到了幕府山炮台督戰。兩人下了軍艦，在隨從們的護衛下向幕府山走去。黎天才這時率水師官兵走上前熱情迎接道：“李司令，您怎麼親自上陣來了？”
李燮和道：“現在兩軍交戰激烈，我哪能坐得住？我到你們炮台來，順便給你送了彈藥來，你不是正缺嗎？”
“多謝司令，你這是雪中送炭啊，有了彈藥，一切就好辦了。你就等著看我們炮擊城內的清兵吧！”