到海南岛。
虽然陈济棠自诩为“中山先生坚定的追随者”，但他却始终不赞同孙中山“联俄，联共，扶助农工”的三大政策。在驻北海期间，陈济棠压制工、农运动，排斥进步青年，无所不用其极。他长期与胡汉民、古应芬等国党铁杆右派来往密切，是国民党内部最早喊出“清共”的叫嚣者。此外，他又使其兄陈维周承办各项捐税，从中牟取暴利，引起了各方不满。
面对外界的强烈指责，陈济棠不得不在1926年底辞去第十一师师长的职务，去苏联和一些欧洲国家进行考察。四个月之后，委员长发动了“四一二”反革命政变，在上海、羊城进行大屠杀。在国外的陈济棠得知这一消息后，认为自己东山再起的机会到了，遂前往南京，向委员长呈上了一份反苏反的报告。正逢“宁汉分流”的委员长，得此“见面礼”如获至宝，马上就让陈官复第十一师师长原职。
陈济棠1929年至1936年在粤主政期间，对粤省发展颇有建树。海珠桥、中山纪念堂、中山大学五山新校舍、爱群大厦以及广州30多条马路等市政建设成绩显著，惩治贪官污吏、整顿税务机关、保护农业发展、因地制宜地将粤省农产品工业化，他在整理财政方面也颇有心得。陈济棠提出要“改革陋习，刷新政治，造成模范新粤省”，他认为“为政在人”，因此设立公务人员考绩委员会，实行考试，以资选拔。
陈济棠还提出“教育是立国之本，是永久的事业”，提倡民办中、小学校，设立图书馆，奖励专门技术之研究及发明。在短短的三年内，粤省全省小学和中学分别增加了400余所和60余所，小、中学生人数分别增加了14万和16万人。而因为一直怀有深沉的传统文化情结，陈济棠还在粤省发起了“复古运动”，他大力提倡“尊孔读经”，并曾以“一介武夫”的身份与大学者胡适展开过论战，使国人为之瞩目，成为当时华夏传统保守派的代表人物。
治粤期间，陈济棠倾力于地方建设，对粤省的政治、经济、文化教育等方面均有重大影响。当时即广受好评，赢得了极高的社会声誉。
陈济棠在粤期间为羊城市政建设作了不少工作，同时，陈济棠在其故乡的现代化建设中也作出不少努力。据当地人介绍，陈济棠曾在欧洲购置两台火力发电机，一台放在羊城，而另一台则在防城港，并兴建发电厂。“这是当地最早的发电厂”。原防城港副主任陈耀恒是陈家后人，他告诉记者，自己小时候就在当地见过发电机。为了维护发电机的运行，陈济棠在广州以高薪聘请了一位技术人员去防城港。“他拿的工资最多，吃得也最好。”陈耀恒对该技工魁梧的身材印象深刻。除此，防城港最早的新式图书馆就是由陈济棠兴建以其父之名“谦受”命名，至今还在。据介绍，陈济棠主粤期间，还为家乡创办了防城中学、防城医院、慰慈救济院等多样新式民生机构。
陈济棠为做给委员长看，也为防止红军在粤北停留，或真的从粤北进入粤省腹地建立根据地，频频调兵遣将予以防堵：令余汉谋派出两个师一路尾追红军；将驻羊城花县的警卫旅用火车和汽车急运至粤北仁化，抢占沿途诸要点，并广筑工事；将自己的行营前移至粤北曲江，坐镇指挥。但这些都不过是虚张声势而已。红军过粤北期间，陈济棠给前方一线部队明确的任务是“保境安民”；规定的战场纪律是“敌不向我开枪不准射击；敌不向我攻击不准出击”。陈济棠警卫旅为做到“不与红军打仗”，还将中校团副郭士槐等一些与党有仇的人借故留在了后方。
中央红军突破第二道封锁线后，委员长再次颁布紧急“堵剿”电令，在第三道封锁线上修筑了数百座碉堡，加强防堵。在这个过程中，红军认真执行“秘密协议”，不入粤省腹地，只沿粤北西进。于是，红军一路未遇粤方顽强阻截，又突破了敌人的第三道封锁线。
委员长的计划一次次落空，部署一次次被打乱，他终于觉察到自己算计陈济棠不成，反被陈济棠狠狠“耍”了一把，不禁恼羞成怒，亲自给陈济棠拟写了一份措辞严厉的电报：“此次按兵不动，任由红党西窜，不予截击，贻我国民革命军以千秋万世之污点。着即集中兵力27个团，位于蓝山、嘉禾、临武之间堵截，以赎前衍。否则，本委员长执法以绳。”
陈济棠害怕日后难以逃脱责任，为了不留下任何把柄，急忙销毁了与红军谈判的文件记录，命令叶肇、李汉魂和李振球等师分头尾追红军进入湖南。但他们的先头部队距离红军总有一二天路程，而且各部追至蓝山后，便都立即撤回到粤省防区。陈济棠部对红军的这种追堵，被国民党南昌行营第一厅中将副厅长、委员长侍从室主任晏道刚喻之为“敲梆式的堵击，送行式的追击”。
1936年6月，陈济棠联络李宗仁、白崇禧， 以抗日为名，发动了反蒋的“两广事变”。6月1日，他指使西南执行部和西南政务委员会作出决定，委他与李宗仁组织抗日救国军西南联军，并任他与李为正副总司令，公开揭起抗日反蒋旗帜。2日，西南两机关对南京发出冬电，呈请中央领导全国抗日，并通