蒋介石下野后，南京城内只剩下国民党元老蔡元培、李烈钧两人，暂时维持中央党部和国民政府现状。八月十五日，开了一次军委、党务联席会议，程潜也应邀入京参加，由李烈钧主持，程潜、李宗仁先后发言，决定促成宁、汉、沪（西山会议派）三方合作，统一党权，并请武汉各同志来京。
八月十七日，以李宗仁、何应钦、白崇禧主持的国民政府军事委员会发出通电，略谓在蒋总司令未回任前，所有军政、军令统由本会负责处理，各部队仍隶本会统一指挥。同日何、李、白电武汉汪精卫、谭延闿，请制止唐生智军继续东下。十九日谭电复，促一意渡江作战，东下各军并无他图。但李宗仁仍不放心，耿耿于怀。
八月十九日国民政府军事委员会任命白崇禧为淞沪卫戍司令，白即日在上海就职，并以他的参谋长张定璠接替黄郛为上海市长。白崇禧为了寻求上海财界人士的支持，于十八日下午在上海交涉署邀请各界知名人士开茶话会，到周凤歧、郭泰祺（1889—1952，早年赴美国留学，获博士学位。1919年以中国代表团专门委员身份出席巴黎和会。曾三次代表中国出席国联会议。1940年后任国民党政府外交部部长、国防最高会议外交委员会主席。抗日战争胜利后，任联合国安理会首任中国首席代表。后病死于美国。）、虞洽卿（1867—1945，先后创办宁绍、鸿安及三北轮船公司。辛亥革命曾捐助军饷。历任上海总商会会长，宁波旅沪同乡会会长，淞沪市政会办，公共租界工部局华董等职。1927年支持蒋介石发动“四一二”反革命政变。后一贯支持蒋的政策。抗日战争爆发后，拒绝与日方合作，于1941年赴渝。卒于重庆。）等百余人。白崇禧在会上报告了当前军事政治形势。谓目前局面稳定，请上海商界帮助解决财政困难。虞洽卿说：只要政府采取有利于商界发展的措施，则财政问题不难解决。最后要求宁汉妥协，共同对敌。
八月二十二日，李宗仁到九江，与武汉方面的汪精卫、谭延闿、孙科、陈公博、唐生智等举行庐山会议，李请汪等到南京共商团结办法，汪推谭延闿、孙科先行。二十四日，李宗仁偕谭延闿和孙科乘“决川”舰返南京，到大胜关江面，适孙传芳敌军从江北渡江南犯，有的敌兵攀登“决川”舰。谭延闿素称“神枪手”，把左右警卫的驳壳枪抢过来，即向敌军扫射，宛如秋风扫落叶那样，刹那间把附舰敌人肃清了。恰巧陈调元的部队乘专轮上驶，协力把渡江的孙军击退。当晚李宗仁到南京，把谭延闿、孙科安顿好以后，立刻去斗鸡闸找何应钦，将庐山会议情况告诉后者，并且说：“孙传芳在左翼方面可能系佯攻，我们应当注意右翼方面的防御，因为当时第一军都驻在宁沪线上，而第七军则在南京近郊。”
果然不出李宗仁所料，八月二十五日拂晓，长江晨雾弥漫，孙传芳的主力大军就在大河口、划子口渡江，占领乌龙山炮台，青龙山、黄龙山及南京城郊尧化门外的龙潭车站，这样就切断沪宁路的交通，使第一军不能首尾相顾。那时何应钦还在南京城内，势不能指挥龙潭以东的所属部队，第一、第七两军仓皇应战，处境危殆。
真是巧得很，蒋介石下野后，南京军费支绌，白崇禧在上海向商界筹得了六十万元，于八月二十五日乘沪宁路火车去南京，到无锡时接到报告，说是孙传芳军乘夜破坏铁路，在前面开行的快车倾覆了。白崇禧为了确保安全，开一铁甲车做前导。到奔牛镇，这铁甲车也翻了。白知事态严重，回无锡车站打电话给第一军第十四师师长卫立煌（1897—1960，抗日爱国将领，国民党陆军二级上将。他被日军华北最高司令香月清司视为“支那虎将”。抗战胜利后被美国《名人词典》以及美国发行量最大的《时代周刊》称为“常胜将军”。解放战争时，因没有执行蒋介石的“反攻”命令而被蒋介石撤职，软禁在南京。1949年获释，随即出走香港。后拒绝去台湾。1955年3月卫立煌夫妇回北京，并发表“告台湾袍泽朋友书”。是第一个从海外归来的国民党高级将领。）。卫立煌说：“孙传芳已占领了龙潭，敌军现正由金山焦山乘船渡江，刻正堵截中。”因此，卫立煌要求白崇禧迅速调兵援助。
白崇禧于是在无锡设立指挥所，把可能集中的通讯器材凑合起来建成一个交通网，就近指挥第一军的第二师和第三师以及第十四军；沿沪宁路从东面进攻。同时，白崇禧打电话给海军总司令杨树庄，要他派舰队守渡江口。杨氏派“通济”舰到镇江候命，白崇禧当令政治部主任潘宜之带一排宪兵上该舰开到龙潭附近江面作战。
“通济”舰开炮轰击渡江孙军，其他各舰也协同炮击，时英舰沿江上驶，它本来是要协助孙传芳军的，不意它忽被远来的炮弹击中，它以为是革命军已经占领龙潭车站上面的顶峰了。于是开炮猛轰黄龙山，欲助孙军一臂之力。时适第七军仰攻黄龙山，久未得手，乘势一拥而上，遂夺回黄龙山炮台。这真是得自天助，非人力所能及也。
白崇禧在镇江指挥，见第一军第二师师长刘峙因碰车受伤，他还是同何竞武（1895—1961，陆海空军总司令副官长，中将。1948年去台湾。何竞武和著名诗人徐志摩是同在浙江海宁硖石长大的同窗好友，过从甚密。何竞武的女儿何灵琰是徐志摩和陆小曼的干女儿。）到前方指挥作战。之后，白崇禧去夏蜀山，压阵督战。见第五十八独立团从前线退下来，白崇禧找到了该团团长桂永清（1900—1954，黄埔军校一期毕业，参加第一、二次东征、北伐战争、抗日战争和解放战争，历任师长、军长、中华民国海军总司令，国民政府国防部参谋总长，国民革命军海军一级上将。1949年赴台湾，1952年4月转任“总统府”参军长。），告以夏蜀山地势重要，要他回去坚守阵地，桂氏当遵命照办。以后桂永清当参谋总长，还对白崇禧谈起此事，认为这是值得回忆的一桩事。
龙潭战役进展到八月三十一日，经过六日的激烈战斗，孙传芳军因受海军的拦截炮击，而黄龙山、乌龙山炮台亦先后被我第一、第七两军克复，后路断绝，卒归失败。是日下午，白崇禧率刘峙、卫立煌两师占领龙潭士敏土厂，白氏就在那里遇到何应钦，在危难之后见到战友，感到特别亲切。
九月一日，白崇禧的淞沪卫戍总司令部发表最后捷报称，孙军以全力于数日内渡过六师、二混成旅，国民革命军第一、第七两军，联合海军作战，缴得枪支四万余杆，毙敌二万余人，俘获者三万余人，余多溺毙或逃窜，孙传芳之武力几全部覆灭。
龙潭之役，其意义极为重大：第一，表明在蒋介石下野之后，军中失了一个统帅，何应钦、李宗仁、白崇禧三人平起平坐，谁也不能指挥谁，但他们以大局为重，开诚相见，团结战斗，这是历史上所罕见的一件事。第二，第一军是蒋介石自己训练出来的嫡系子弟兵，在蒋氏下野后，它的战斗力并未减退，且受白崇禧指挥，与第七军并肩战斗，极为难得。
龙潭战役后，谭延闿仆仆风尘于南京上海之间，为促进宁汉合作而致力，他设宴招待龙潭战役有功将领，特书一联赠白崇禧云：
指挥能事回天地
学语小儿知姓名