不久，"九·一八"事變發生，全國一致要求團結禦侮，寧、粵雙方在廣大人民群眾"內息爭端，外抗強敵，雪恥救國，收複失地"的呼聲和壓力下，才不得不以"共赴國難"的名義，互派代表到上海議和，達成了蔣介石下野，廣州結束非常會議的協議。非常會議撤銷後，在廣州設立國民黨中央執監委員會西南執行部、國民政府西南政務委員會(簡稱西南兩機關)。表麵上，全國黨政複歸於統一，但兩廣仍維持半獨立局麵。此時，古應芬病死，胡漢民隻主持西南政務，陳濟棠實際上已成為握有軍政大權的"南天王"。
寧、粵複合後，陳濟棠為了鞏固其地位，防止蔣介石報複，他把"整軍經武，改革政治，發展經濟，闡揚文化"，加強對廣東的控製，作為當務之急。他將餘漢謀，香翰屏、李楊敬三個師擴編為三個軍，各轄兩個師，另增編教導師一個、獨立師二個、獨立旅五個、獨立團八個和炮兵團、戰車營等，使陸軍兵力猛增至十五萬人。為使廣東海、空軍將領反對蔣介石，他把曆來由陸軍節製的海、空軍劃分出來，獨成體係，直屬西南政務委員會管轄。任命陳策組織海軍司令部，接管各艦艇隊、海軍學校、修船廠、倉庫等，並組建一團陸戰隊，駐守瓊崖；任命張惠長成立空軍司令部，接管兩個飛行大隊、空軍學校、一團地勤部隊和飛機場等。這樣海、空軍將領都皆大歡喜。1932年4月下旬，他又以節省軍費為名，突然下令撤銷陳策的海軍司令部和張惠長的空軍司令部，以武力接收，並以他的親信張之英和黃光銳分任海、空軍司令，獨攬了廣東海空軍大權。接著他購買了四艘魚雷快艇裝備海軍；將空軍擴充為四個飛行大隊，各種飛機一百三十餘架，在全省各要地分建中型飛機場十多個，大大加強了海空軍的戰力。
他在擴編部隊的同時，還擴充了軍事學校，把培養軍事幹部做為發展軍事勢力的基本問題。他說："軍隊之基礎，建築在下級幹部。如各個班、排長自身都不振作，那這種軍隊就不能用，不能替黨國效力。"早在他任第四軍軍長時，就設有軍官教導隊，到任第八路軍總指揮時，他把教導隊擴充為軍官學校，自兼校長；此後，他又將軍官學校改為廣東軍事政治學校(簡稱燕壙軍校)。每年招收三、四百名學生，在複試時要經過他兄陳維周親自逐個看相，認為有福氣而無反骨的才加以錄取，編入步、騎、炮、工、輜重等兵種，施行定期教育訓練，畢業後分派到各部隊任下級軍官。他將部隊行伍出身的尉級軍官分期分批調進該校補充班受訓六個月，提高其組織指揮和學術水平。在該校還設有軍事深造班，將各軍機關和部隊的校級軍官，分批調訓。他認為這樣做可以自成一個軍事係統，保持本集團的部隊不至被其他軍事派係所滲入而起分化。他親自規定選拔軍事幹部的五個條件：第一要立誌，要有做非常的事業之誌。能刻苦耐勞，努力奮鬥，眼光遠大。第二要鍛煉身體，具有金剛不壞之身。規定幹部每天早晚都要到野外出操，鍛煉身體。第三要明白主義，為"三民主義"而戰，"順逆攸分，為勝敗攸分"。第四要有團體生活的意識。在本團體內要親愛精誠，同患難，共生死。意識統一，行為統一，保持團體的生存。第五要有犧性精神。要能損棄個人的私利私見，把個人的自由犧牲，把個人的知識技能獻給團體。第六要得到人民的同情。要具有不要錢、不怕死、愛人民、愛國家、服從命令、嚴守紀律的軍人的人格。陳濟棠還親自擔任軍事政治學校的"心理改造"課講授。他提倡道德修養，要注意八大要點："孝悌、忠信、禮義、廉恥、仁愛、和平、公正、守法"。能力方麵的訓練要注意三大要點："求知識，習技能、重力行。
為滿足擴軍的需要，陳濟棠親自抓全民軍訓。他在"對各機關軍訓公務員的訓詞"中強調說："舉國人民都要能夠服兵役，不能單靠少數的軍隊單獨負起衛國的責任。如果單靠少數的常備軍隊以衛國家，那就是很危險的。""僑居我國的外國人，無論其為商人或教授等等，一接到國家命令，便即回去，擔負軍事責任，而他們何以能夠隨時為國家服軍役呢?當然是由於平時受過軍事訓練的緣故。反觀我國，平素沒有這種訓練，因此當著國家有事時候，隻管舉國沸騰，怎麼熱烈，但因沒有軍事的常識與技能，畢竟不克擔負戰爭責任。"他規定廣東各級政府機關、軍事機關和中學生普及軍事訓練，舉辦全民訓練骨幹隊，訓練期滿後，分配到全省各高級中學，擔任軍訓領導骨幹，實行軍事管理。他還與省主席林雲陔分別擔任正副主任，領導全民軍訓。
治理廣東
1931年秋，陳濟棠著手整理行政基層組織，改革民政機構。他在廣東省府各機關長官僚屬歡宴會上，提出要"改革陋習，刷新政治，造成模範新廣東"。強調"西南情形特殊，地處國防前線，毗連香港澳門，還有眾多的華僑，南京方麵的決策和所頒布的法令未盡適合實際，應該有所損益。"他批評全國政象：無論何省，未盡根據總理所定政策而行，遂至散漫無序、步驟紊亂，缺乏一個具體計劃，負責政治者缺乏革命之一貫精神；中國之薦人，乃替找生活，覓碗飯，故各機關中之公務人員，缺乏為國民義務之責任心；因循陋習，不以創作為目的。他認為挽救危亡，建樹新的廣東，隨軍事進展之後，應為政治建設。第一步要勤慎服務，先得人民之同情，第二步須開誠布公，期與人民通力合作。不久，他授意林翼中(民政廳長)將瓊崖撫黎局改建為三個縣，以提高少數民族的社會地位；將三羅地方的一些不合理的"插花飛地"，分別劃歸所在地的縣管轄，解決了長期以來的行政和社會糾紛，將雜亂的行政基層組織形式和職責不明的機構實行改革，規定在縣以下，一律設置區鄉村公所(中、小縣不設區)，明確其職權。
他認為"為政在人"，"政治的優劣，在乎官吏的良否"。規定甄別、考試、訓練、獎懲諸項，審核全省機關現行公務人員，分別去留。設立公務人員考績委員會，對縣長，局長等人員，實行考試，以資選拔。將熱中利祿的青年知識分子，吸收到廣東軍事政治深造班受訓(最多的一期為五百餘人)。畢業前，以三個月時間進行實地考察社會動態，然後派任縣、市長或縣、市政府的秘書、科長等職務。在燕壙設立行政人員訓練所，將各縣現任區、鄉長分期分批調所論訓，學習行政知識，提高行政效率。
他主張"軍民分治"，"然軍事、政治當局則應通力合作"。把廣東省劃分為五個綏靖區，分兵駐守。每區設立一綏靖公署，以當地駐軍高級將領一人任委員。令各縣、市設警衛隊。他說："現在的民團，這鄉與那鄉彼此不能逾界，逾界時候，又發現牽牛捉豬擔穀搶家私等等毛病，不守紀律。像這樣的民團——不能統一的民團，哪裏可以把地方保護得好呢?所以現在就得趕速把它編為警衛隊。在同一編製之下，受統一之指揮，達到統一地方人民武裝的目的。"到1935年2月，廣東全省都有警衛隊，共八千八百多個中隊，二千七百多個獨立小隊，官兵總數約一百零六萬八千餘人，增強了對廣東各地的控製，同時也撲滅了各地打家劫舍，勒收行水的土匪。特別是他藉以為榮的，是肅清了徐聞山的積年匪幫二百餘人，維護了社會秩序。
1932年夏，他著手整理麵臨破產的財政。他認為。"財政為凡百事業所取資，更為政治建設的命脈。過去政治之病態以財政無根本解決之方案為百病之泉源。""本省財政，窘枯已達極點"，"無論如何困難，如何痛苦，務求達到收支適合之目的。"提出整理財政一要開源節流，二要廊清積弊，並擬具懲治貪官汙吏條例。當他發現財政廳長馮祝萬以籌款應急為名，將好些稅捐項目壓低定額，批給奸商承辦後，即將其免職，改任比較公正的區芳浦為廣東省財政廳長。區上任後，秉承陳的意旨，隨即進行整頓稅務機關，逐漸撤銷承商，收回自辦，嚴追欠征稅款。同時整理各項稅捐，開征洋米、洋糖入口等新稅，保護農業的發展，很快改變了馮任時期的狀況，財政收入從每月五百萬元，逐次增至每月，大百萬元。自此，陳在擴軍情況下，也不再積欠軍費而可按月清發了。
同年9月，陳濟棠在西南政務委員會上，提出並經決議通過了廣東省三年施政計劃。他說："三年施政計劃的唯一目的，是要建成三民主義的新廣東。其中一切計劃，都是根據總理的建國在綱而製定的。一方麵，依照訓政時期的需要，積極地訓練人民，使有相當的政治知識能力，藉以促進地方自治，以期人民能夠行使日權；在另一方麵，注重民生建設，以期滿足人民衣食住行四大需要；以政府力量，為人民造產，並以適當的方法，使國民經濟均勻發展。"三年施政計劃的主要內容包含：史治、財政、鄉村建設、城市建設等方麵的具體項目，三年經濟建設的範圍也很廣，包括農業，林業、畜牧業、水產業、礦業、冶金工業、化學工業，紡織工業等輕重工業以及公路、鐵路、航運等。
在辦工業中，他認為要投資少、利潤多、收利快，才是及時解決軍事費用的切實辦法。因而，他采納了嶺南大學農學院教授馮銳的建議，大力發展廣東的蔗糖業，並委任馮為農林局局長，同意馮將廣東全省分為廣州、惠陽、潮汕、徐聞、瓊崖五個蔗糖區，各劃定若幹耕地改種高產的渣華蔗種，在兩年內就建成了順德、番禺、東莞、惠陽、揭陽等日榨量為一千五百噸的七個製糖廠和附設的酒精廠。同時，他擴建和新建了獲利大的一批造紙廠、紡織廠、麻袋廠、硫酸廠、飲料廠、水泥廠，玻璃廠和發電廠。從這些方麵取得了巨大利潤，為他解決了龐大的軍費開支，擴建了石井兵器製造廠和新建了琶江製炮廠。他利用民力修築了廣州港和公路七千公裏，修建了壯麗可觀的中山紀念堂、海珠大鐵橋和市府合署三大建築。
陳濟堂在治理廣東時，對辦教育具有濃厚興趣。1932年10月，他在廣東省第三次教育會議上說。"教育是立國之本，是永久的事業。"一國之內，如不尊重學者，試問學術從何進步?文化從柯增高?""國將從何而立?"在三年施政計劃中，規定教育方麵實行"訓育主義化"(三民主義)和"教育職業化，學生勞動化"二原則。他認為："現代求學者仍未脫科舉時代之惡劣心理，以服務於軍政機關為唯一之出路，其危險實不忍言......基於此目的，牛上學校須增設職業課程，並增設職業學校。大學之文法、政、經等科之擴充，應適可而止，並悉力擴充農、礦、工、商等。鄉村學校尤須實行農場化。"他確定鄉村教育實施厲行強迫國民教育，擴充平民學校及成年男女補習學校，實行學校農場化和設立圖書館，城市教育為職業化，學生勞動化。嚴格訓練人民，使社會紀律化，並獎勵專門技術之研究及發明。他提倡民辦中、小學校，在施政計劃施行的三年中，全省小學增加了四百餘所，學生人數增加十四萬餘人，中學增加六十四所，學生人數增加一萬六千餘人；又籌集巨款，收羅人才，興建了華南著名學府中山大學，籌辦了勷勤大學的工學院，師範學院和商業學院，後又在西村大稻山開辦了一所相當於大學的廣東陸軍軍醫學校和陸軍總醫院，培養了大批軍醫人才。在職業教育方麵，有由教育廳直接舉辦的省立第一、第二、第三農業學校和第一職業學校。他不僅主張教育要以三民主義為中心思想，培養民族精神，同時，提倡尊孔讀經，規定學生讀經時間，將《孝經》列為中等以上學校的必修課。設立學海書院，請民社黨的張君勵、張蓀分任正副院長，聘教授來講授《大學》、《中庸》，宣傳四維八德。
陳濟棠在統治廣東期間，對廣東的政治、經濟、文化教育等方麵，均有重大影響。1980年9月，鄧小平同誌在接見陳的兒子——陳樹柏博士(美籍華人、電子學家)時說："令尊治粵八年，確有建樹。有些老一輩的廣東人還懷念他。
對共圍剿
陳濟棠在統治廣東期間，因他不是蔣的嫡係，時時怕被蔣搞掉，所以，他一麵利用國民黨內反蔣的元老派與蔣介石之間的矛盾，作為自己的政治屏障；一麵又暗中與蔣勾結，接受蔣的賄賂，並幾次派兵"剿共"，為蔣效勞，以保持他"南天王"的地位。1932年3月，蔣介石準備對中央蘇區進行第四次"圍剿"，任命陳濟棠為贛、粵，閩、湘邊區"剿匪"副總司令(總司令蔣介石)。初時，陳猶豫重重，遲疑不決，一怕派兵入贛必被紅軍糾纏，難於擺脫，二怕蔣介石乘粵軍在贛南與紅軍作戰之際，突然由湖南進兵襲取廣東。後來，防守贛州的蔣軍馬昆旅長頻頻來電告急，蔣介石又催他履行上海的議和決定，火速出兵，陳才派範德星旅由南雄出大庾、南康，去解救贛州蔣軍之危。但範旅到達新城時，遭紅軍伏擊，損失了兩個營。陳為顧全麵子和保衛粵北，遂派餘漢謀指揮六個師又一個旅擔任福建、贛南，粵北地區的"清剿"，配合蔣介石對中央蘇區的"圍剿"。但陳對餘部交待，同共軍作戰要特別慎重，各部均要加強縣城或鎮的防禦工事，以固守為主，非有必要不能派大部隊出擊"掃蕩"。不久，陳又派黃任寰的獨立一師進駐閩西，參加蔣介石對江西、福建紅軍的"圍剿"。
1933年9月，蔣介石調集五十萬大軍向中央蘇區進行第五次大規模的"圍剿"。陳濟棠被任命為南路軍總司令，指揮十一個師又一個旅，構築碉堡，扼守武平、安遠、贛縣、上饒地區，阻止紅軍向南發展，相機向筠門嶺、會昌推進。11月，福建人民政府成立，李濟深、陳銘樞、蔣光鼐、蔡廷鍇電粵桂方麵，請一致行動。陳濟棠怕失掉廣東地盤，表示"不忍苟同"。不久，他派兵入閩，配合蔣介石鎮壓福建人民政府，把十九路軍最後編成的黃春和旅繳了械，殺害了政治部主任徐名鴻。
"圍剿"紅軍中，陳部鑒於蔣介石"中央軍"迭遭殲滅的教訓，和紅軍行動迅速，難於摸清情況，乃采取"步步為營，穩紮穩打"以及"不求有功，但求少受損失"的策略，規定其部隊每天行程不超過四十華裏。其總的計劃是："先進攻筠門嶺，俟鞏固占領後，候機向會昌城進攻。以主力從尋鄔、吉潭經澄江、盤古隘，向筠門嶺正麵攻擊，另以一部從武平的岩前經武平向築門嶺東南側攻擊，並掩護縱隊主力右翼安全。"1934年7月上旬，粵軍才向筠門嶺分路推進。但扼守筠門嶺的紅軍沒有決戰企圖，僅以很少兵力據險抵抗，逐步撤退，所以粵軍隻攻占了一座空城，毫無所獲。但陳卻大肆宣揚筠門嶺之戰獲得重大勝利，向蔣報功。蔣"傳令嘉獎"和賞洋五萬元"勞軍"，並令陳部直搗會昌。
10月上旬，正當陳濟棠指揮其南路軍由筠門嶺向會昌推進，企圖進而占領寧都、於都、瑞金以圍殲紅軍時，中央紅軍已從瑞金出發，開始了向湘西的戰略轉移。此時，陳濟棠害怕蔣介石乘機進兵廣東，一麵令餘漢謀的第一軍由東向西追擊紅軍，一麵命李揚敬縱隊在贛部隊，立即撤回粵境，撤銷縱隊組織，各部歸還建製。並在廣州近郊和粵東的惠州、淡水、平山、老隆、興寧、焦嶺、豐順，潮安、汕頭等各要點，趕築半永久防禦工事或野戰工事，以準備抗日為名，積極防備蔣介石攻粵。他還以粵北缺乏防禦兵力為由，將在同紅軍作戰中已殘破的範德星旅，擴充為第三獨立師，不久又改編為第二軍第六師；以獨立二師改編為第一軍的第三師，以獨立四師改編為第三軍的第九師；把駐瓊崖的警衛旅調防從化。各軍師以團為單位就地集中進行教育訓練，並補充了大量新武器，以加強戰鬥力。
為紅軍讓路
“一舉兩得”應對“一石二鳥”
1934年10月初，中央紅軍主力已經完全喪失在根據地內粉碎敵人第五次“圍剿”的可能性，準備進行戰略轉移。但是從哪個方向突圍呢？中央紅軍再一次把目光放在了粵北。
當時主政廣東的是軍閥陳濟棠。第五次“圍剿”紅軍時期，陳濟棠任南路軍總司令，授一級陸軍上將。他經過長期的苦心經營，把廣東變成了他的天下，被人稱為“南天王”。這位粵係軍閥中最有實力的“南天王”，卻絕非蔣介石可以輕易馴服的走卒。在1931年的“寧粵分裂”事件中，蔣介石被彈劾下野，陳濟棠就“功不可沒”。後來他索性與蔣“均權分治”，使廣東處於半獨立狀態。蔣介石對他恨之入骨，總想找機會收拾他。第五次“圍剿”一開始，蔣介石就在兵力部署上北重南輕，想把紅軍逼進廣東境內，借刀殺人，以收“一石二鳥”的功效。
陳濟棠對蔣介石利用戰場消滅異己的做法早有領教，對薛嶽在紅軍北麵追追停停的目的自然也是洞若觀火。因此，他在接連接到蔣介石防堵紅軍的電令後，憂心忡忡地對部下們說:“咱們與紅軍的這場戰是輸不得也贏不得。若輸了，共軍進廣東，老蔣說，我來替你剿，廣東就是老蔣的了。若贏了，共軍覆滅，廣東已疲憊不堪，老蔣說，我來替你善後，廣東還是老蔣的。”
陳濟棠當然不甘心喪失自己經營十載之久的半壁江山，經過左思右想，他終於找到了一條妙計:“送客”。他召集心腹將領開會，安排他們依計而行:“咱一麵慢吞吞地在紅軍的必經之地修造工事，以免被蔣介石抓住把柄；一麵又不完成碉堡封鎖線，開放一條讓紅軍西進的道路，不攔頭，不斬腰，隻擊尾，專門從紅軍後衛部隊身上作文章，以‘送客早走’。”他希望此舉也能收到“一舉兩得”之效:既防紅軍入粵也防蔣介石把自己的手伸進廣東，以達到最終保住廣東地盤的目的。