在“两广事变”中，将陈济棠置于绝境的是第一军军长余汉谋的倒戈。
促使余汉谋投奔南京的原因有二：一是余汉谋与陈济棠早年就有积怨。
1929年（民国十八年）的两次粤桂战争中，陈济棠曾以余勾结徐景唐和李宗仁、白崇禧，并有私存枪械，擅权贪财等罪状，对其软禁，撤掉余第一旅旅长之职，余部对此不满，这是余倒陈拥蒋的潜因。
二是蒋介石对陈部属长期进行分化收买的结果。
早在1932年（民国二十一年）在江西“围剿”红军时期，蒋介石就通过陈诚手下干将上官云相（余汉谋的妻舅），与在赣南“剿共”的余汉谋来往甚密，对其进行收买活动，所以余汉谋早已是身在曹营心在汉了。
6月间，余汉谋奉陈济棠电召赴广州商量反蒋时，已经暗里进行倒陈拥蒋的准备，与邓龙光、李汉魂、莫希德等将领密谋反陈。
7月5日，余汉谋从广州回到大余，立即召集他的3个师长及军部幕僚开会讨论对策，会议决定回师倒陈拥蒋。
会后，余汉谋致电蒋介石，报告陈抗日反蒋的计划。
7月7日，余汉谋在上官云相陪同下乘飞机到南京，向蒋介石表示愿意受命收拾粤局。
蒋立即委余为第四路军总司令，统辖广东军队，迅速回粤倒陈，除拨给军费200万元外，另给临时活动费100万元。
余于7月9日致电粤军各将领，要求他们服从南京，号召粤军内部反陈势力行动起来。
余汉谋倒戈拥蒋，使“两广事变”形势急转直下，陈济棠被迫采取应急措施。
7月8日、9日两天，陈济棠召集何荦、张达、陈维周、黄光锐、陈章甫等亲信开会，决定缩短防线，加强北江防务。
并命令第二军第四师师长巫剑虹率部撤出原驻地韶关，退至大坑口，控制由北南下的咽喉。
桂军一师由梧州东下转赴北江，海军舰队集中黄埔待命。
7月10日，粤桂双方在广州达成两项协议：（一）成立第一、四两集团军的联合司令部，粤桂两军协同作战；（二）粤军采取内线作战部署。
15日，西南政治委员会委任陈济棠为抗日救国军第一、四两集团联军总司令，李宗仁为副司令。两广采取应变措施，竭其全力挽回危局。
是日，国民党五届二中全会在南京开会，蒋介石在会上发表演讲说：“最近两粤运动，揭橥对外之旗帜，摇动统一之根本，使国家于忧患痛苦之中，增分崩离析之惧。”
他还说：“广东军事当局，即已首唱异议，自由行动，破坏党国纪律，摇动革命根基，虽经中央苦心之容忍，仍无悔悟之表示，律以国家之纪纲，宜为国民所不恕。”
7月13日，蒋又在中央纪念周上说：“我们也要有整饬纪纲，维持统一的决心和勇气，负起责任来，弭乱定变，决不能因外患严重而放弃平定内乱的工作；决不可因顾虑外患之压迫，就听少数地方军人破坏纪律，自由行动。”
当天，国民党五届二中全会通过决议，撤销国民党西南执行部和西南政务委员会。
蒋介石又以军事委员长名义发布命令，取消第一、四两个集团军，并对陈济棠、李宗仁采取分化政策，任命李宗仁、白崇禧为广西省绥靖正、副主任，免去陈济棠本兼各职，命余汉谋为广东绥靖主任兼四路军总司令。
余汉谋部是陈济棠的主力，余被蒋介石收买过去后，广东局势急剧恶化。
李宗仁、白崇禧不得不采取救粤保桂之策。
7月14日，白崇禧派李品仙飞广州，建议陈济棠把可靠的部队集结掌握，并将现款和武器装备妥善保存，伺机再起，还企图以桂军东下援助，挽救广东之危。
是日，余汉谋在大余通电就职，声明拥护“中央”，指责陈济棠称兵背叛中央。
余通电说：“外患日亟，非御侮不能图存，非统一不能御侮，中央之力图和平统一，实为集中力量之救国要图”。
“我广东当国难日亟之际，忽然称兵，阴结外寇，进窥邻省，发动内战，破坏统一”。
余限陈济棠24小时之内离开广东，“听命中央，释兵入京”。
次日，余汉谋命令莫希德第一师回师广东，向韶关、翁源等地进发。
因驻防韶关第二军军长张达已被余汉谋收买，不战而退。
16日，莫希德的先头部队顺利进驻韶关。接着莫希德又以20万元的“伙食费”买通扼守大坑口的巫剑虹。
巫部后撤至广州近郊江村。余汉谋兵不血刃，顺利推进，把主力部队集结在英德、军田一带，准备向广州发起攻击。
巫剑虹是陈济棠的亲信，巫的倒戈对陈又是一个重大打击，北线失去防御屏障，使广州暴露于余汉谋的直接威胁之下。
在这期间，直接发生第三军第九师两个团长通电倒陈，另一团长率队响应。
原第九师师长邓龙光不辞而离穗，转入香港，萧佛成也离穗赴港。
7月17日，陈济棠私人代表陈光汉飞南京谒见蒋介石，带去陈致蒋的亲笔信，表示可“遵命下野”，但对粤事交余汉谋主持有异议，提请另派一孚众望之大员来粤主持，未被蒋介石所接受。
18日，蒋介石以巧电复陈济棠迎余汉谋就任。此时，最后一根稻草终于压在了陈济棠身上。
独立的广东空军是陈济棠苦心经营的一张王牌。“两广事变”发生后，蒋介石遣戴笠、郑介民携带巨款，同当时在香港的广东空军参谋长陈卓林谈判。
双方议定广东空军反陈投蒋，每架飞机赏金二万元，飞行员官晋升一级，队长另加汽车洋房等优惠条件。
朱家骅来穗祭奠胡汉民时，已经通过中山大学天文台主任兼广东航空学校学科主任张云的关系，与广东空军司令黄光锐秘密联系，获得了率机投蒋的许诺。
此后，两人在广东空军内策动倒陈投蒋。
7月上旬，有几架蒋介石方面的侦察机来广东空投传单，黄光锐、陈卓林借机进言加强空防、迎击蒋机。
陈济棠不知是计，准其所请。
18日清晨，广州天河机场大批飞机起飞，其中黄光锐、陈卓林乘飞机飞至香港新界降落，大部分北飞韶关、南雄。
黄、陈飞抵港后，发出团结御侮通电，表示倒陈投蒋。
这次由各中队长率领北飞的共有72架飞机，150名飞行员、机械员，在韶关受到余汉谋的接见，于20日飞赴南昌。
陈济棠视为王牌的空军共六个中队，一百余架飞机，终于归顺了南京政府。