一九一五年，袁世凯企图推翻共和，恢复帝制，并准备于一九一六年一月改元登基。李烈钧应蔡锷等的邀约，到云南参加护国反袁运动。李烈钧是于这年的十二月间到达昆明的，因李曾在云南讲武堂及陆军小学任教，与当时的云南督军唐继尧及各方军政人员相善，到达之后，即与先后到滇的程潜、熊克武、吕天民、方声涛等人大力推动唐继尧反袁。初时，唐继尧虽同意反袁，但决心不大，仍持观望态度，经李烈钧等推动敦促，才较具决心。所以后来蔡锷回到昆明，能于数天之内竖起护国讨袁旗帜，顺利开展反袁军事行动，应与李烈钧等的事先推动有关。
蔡锷于同年十二月，带领一班人员，经香港、越南，潜回昆明。蔡锷到达后，即对各方面说明当时国内的具体形势，及他与各省联系经过，认为只要云南带头起义，西南各省即可共同响应，从而坚定了唐继尧及各将领的信心。于是，云南即在十二月二十三日发出通电反对袁世凯称帝，跟着于二十五日宣布独立。与此同时，组成护国军，由蔡锷、
李烈钧拟定作战计划，决定分兵两路：一路由云南出四川，直取武汉；
一路从云南出两广、江西，最后会师武汉。同时，根据这个计划，组成两个军，每军辖两梯团，四个支队。蔡锷任第一军总司令，率部向四川进军；李烈钧任第二军总司令，率部向两广进军。
李烈钧于十二月下旬至一九一六年一月间，率队从昆明向滇桂边境进发。时广东军阀龙济光拥护袁世凯称帝，并执行袁的命令，派出军队由他的哥哥龙觐光父子（其子龙少怡）率领，假道广西，对云南进行讨伐。李烈钧部于一九一六年二、三月间到达滇桂边境百色附近，与龙军遭遇。时龙军号称精锐，人数及装备均优于滇军，但由于护国军号称正义之师，士气旺盛，所以一经接触，即击溃龙觐光部的一个军，龙部向广西百色、恩隆一带溃退。而这时，广西督军陆荣廷由于岑春煊等的策动，早已秘密部署，计划倒袁。当龙觐光部于三月中旬败退百色之际，陆荣廷预先派定的马济部队即把龙军全部包围缴械，龙觐光父子被擒。广西亦于三月十五日，继云南、贵州（贵州已于云南独立后不久宣布独立）之后宣布独立。于是，李烈钧部乃得兵不血刃进入广西，旋即经南宁沿江直下，达广东的肇庆，设总司令部于肇庆的龙母庙，结束了李氏护国战役的第一阶段。
当时，作为反袁运动首要之一的岑春煊，已到达肇庆，设护国军都司令部于肇庆城内。李烈钧部乃统归岑春煊指挥，旋即于肇庆继续东进，经三水、芦苞，直出粤汉路的潖江口。时龙济光感于形势危殆，亦宣称独立，撤退西江，集中主力于广州四郊，企图坚守，以保持其广东地盘，故李烈钧部未经战斗，便抵达潖江口，并集其主力于附近一带。跟着，即派一支队北上，很顺利地占领了韶关，旋即回师南下，进攻广州。在源潭附近与龙济光部激战三昼夜，大败龙军，并尾随追击，直达江村、高塘之线。时龙济光集中重兵，以石井兵工厂为中心，坚守着江村、高塘等地，形成隔江对峙态势。时滇军转战多月，力量消耗既大，加上后勤补给不继，苦战经月，仍无法渡江前进。与此同时，广西宣布独立之后，陆荣廷所遣派的莫荣新、谭浩明部亦沿西江直下，进抵石围塘一带，与龙济光部隔江对峙，同样无法渡江。这时，袁世凯称帝未成，忧郁死去，黎元洪继任大总统，段祺瑞执政，各方联合电责段祺瑞继续任令龙济光盘踞广州，以至兵连祸结，糜烂地方。段祺瑞乃令龙济光以琼崖督办名义率部移驻海南岛。李烈钧率部进入广州。李氏护国战役第二阶段结束。
护国军在李烈钧部进抵广东肇庆之后，一时参加护国运动的首要人物云集肇庆，并在肇庆组成了军务院，作为护国运动的最高领导机构，以与北方政府对抗。军务院以唐继尧任抚军长，岑春煊任副抚军长兼摄抚军长职务，并以蔡锷、陆荣廷、刘显世、李烈钧、陈炳焜等为抚军，章士钊为秘书长，梁启超为都参谋，李根源为副都参谋。这个集团由于各人的反袁目的不同，利害各异。及至段祺瑞执政之后，即被多方拉拢、收买、分化。结果，陆荣廷被委为广东省督军（旋又升任两广巡阅使，一班桂系喽罗，皆鸡犬升仙，陈炳焜、莫荣新相继出任广东督军职位），政学系首要岑春煊则成为桂系的座上客，实际的幕后师爷。政学系的李根源也因出任陕西省长。桂系与政学系的反袁目的已达，乃于是年七月自动解散军务院，护国运动宣布结束。而作为代表革命势力的李烈钧等，却受到段祺瑞所代表的北方封建势力的排斥，甚至连一个军务院抚军的虚衔，最后也撤除了，其内心的苦闷彷徨是可以想见的。所以，不久之后，即以赴沪休息为名，离广州去上海，部队仍驻于粤汉路至粤北一带。这时，李烈钧虽然没有向我们说过什么，但轰轰烈烈的护国运动的结果，只成就了陆荣廷等一班新贵，这个事实的本身，不但很难使李烈钧本人，甚至也很难使我们感到平静。所以，如果说李烈钧在新加坡时曾与岑春煊等有过一定联系，则这次之后，他与岑春煊等实际已走上了不同的道路。
七护法运动及与岑春煊的决裂
一九一七年，冯国璋、段祺瑞政府撕毁约法，解散国会，孙中山先生在上海率领北方政府的北洋舰队南下护法，组军政府于广州。九月十日，孙中山先生就任海陆军大元帅职，李烈钧也从上海南旋，出任大元帅府参谋总长职务。到底李烈钧赴沪后，与孙中山及黄兴之间的关系如何，我知道不多，但可以确定的是，李烈钧后来加入了中华革命党（免打指模），以后也一直跟随着孙中山，直到孙死时为止。
李烈钧回粤之后，设参谋总部于广州东堤八旗会馆，除原来从云南带出来的滇军之外，并收集他在江西时的旧部，组成了赣军，以李明扬为第一梯团长，统归李烈钧掌握，设司令部于广州农民试验场。李这个时候的工作是异常积极的（有人说他因唐继尧关系，没有正式就参谋总长职，是不确的）。大概在军政府成立后不久，冯国璋、段祺瑞政府即派兵南下（似为一师，师长已忘其名）从江西直向南雄进逼，前锋已抵大庾，李烈钧即以参谋总长名义，拟定作战计划，率滇、赣军进击北军，派滇军朱培德旅进占大梅关，赣军李明扬梯团进占小梅关，旋即展开战斗，相持七八天之久，北军即不支溃逃。在大庾岭上，遗下德国退管七生半野战炮一门，其他军品一部分。李烈钧未予追击，本人返回韶关。
当时因预计到段祺瑞政府不会因此罢手，大小梅关之役只是一个试探性的进攻，乃由参谋部拟定计划，兴建韶关要塞，派原来的湖口要塞司令何子奇为韶关要塞司令，从虎门要塞及沙角炮台拆卸二十四生的及十二生的大炮多门，运韶关设防。已运抵韶关的二十四生的大炮一门，安设于韶关火车站附近的小山上，不及运到韶关的，有十二生的后镗炮一门，后来即陈列于广州越秀山上。
一九一八年二月间，段祺瑞复派龙济光为两广巡阅使，命令他从琼崖渡海，向广州进攻。时龙济光倾其全力陷雷州、高州、化州，直逼两阳，声势甚为浩大。其前锋李嘉昌部，已到达阳春，桂军林虎部（林虎在湖口起义失败后，带队徒手返回广西）仓卒应战，败走闸坡，乘船从海道败回广州，全省为之震动。桂系广东督军莫荣新，集结桂系全部兵力，号称五个军（第一军马济，第二军林虎，第三军刘志陆，第四军魏邦平，第五军刘达庆），准备迎击。在遴选统帅时，莫荣新、李根源等均怯于敌势强大，互相推让，辞不敢受，最后请李烈钧以参谋总长名义任前敌总指挥，率队迎战。李烈钧慷慨受命，与其参谋长余地山，总参议耿毅共同拟定了著名的平龙计划。这个计划以分进合击为中心，五个军分路前进，其中一军由广西的郁林出广东的灵山，突击龙济光军背后，把龙军包围聚歼于两阳至高州的沿海地带。这一仗充分显示了李烈钧的军事才能，被称为李烈钧所打的最漂亮的一仗。它的特点是，既精确地估计了敌人的全面变动发展情况，复为各路军定了确切的进军路线、作战任务，及异常准确的行军进度，迅速地完成了合围任务。最后在电白围歼其主力，其残余部队被迫缴械投降。龙济光只身逃跑。
李烈钧这时一面积极工作，一面也积极于玩乐。除了农林试验场的总部、八旗会馆的参谋部之外，他还在大沙头建了一座二层木楼，取名祟雅楼。门前盖有一个颇为华丽的大棚厂，既可以宴客，又可以演戏，既作为招待宾客之用，又作为聚集滇赣军部属之所。每日里，或接待南下护法的议员，或欢宴自己的部属，或聘请京剧名班来演出，端的是车水马龙，弦歌不辍。时京剧碧云霞班在广州演出，李烈钧还特别组织南下议员中喜爱京剧的票友和碧云霞班的主角到崇雅楼演唱。滇军旅长朱培德结婚，曾在这里大宴宾客，团长杨益谦曾在这里为母亲贺寿……总之，这个崇雅楼就成为李烈钧及其部属吃喝玩乐的处所。这固然表观了李烈钧对部属宽洪大量、亲密无间的一面，但也表露了李烈钧平时对部队没有较严格的要求，对干部缺少政治领导的弱点。因此，不久就受到了岑春煊、李根源等的阴谋打击，险些无法自拔。
时孙中山先生虽然在广州组织了军政府，但唐继尧与陆荣廷都拒不就元帅职（原定孙为大元帅，唐、陆为元帅）。广东军政大权，实际掌握在桂系手里，拥护孙中山的只有程璧光的海军，李烈钧的滇军、赣军，和刚由省防军编成的陈炯明粤军。及至一九一八年初，政学系首要岑春煊、李根源从上海到达广州，更联结桂系与孙中山对抗，他们首先通过了改组军政府案，以后来的所谓七总裁“合议制”，代替了原来以孙中山海陆军大元帅为首的“首领制”，从而把孙中山对军政府的领导实权，转移到岑春煊、陆荣廷、莫荣新的手上。为了做到这点，作为拥护孙中山的李烈钧及其滇赣军，就成了岑、陆等排挤打击和争夺的对象。所以岑春煊、李根源到达广州后，即与陆荣廷、莫荣新等串通一起，利用李根源是云南人，曾在云南讲武堂当过校长，与唐继尧及云南各将领有过一定的关系，即以种种手段，骗取孙中山和唐继尧的同意，派李根源代替了李烈钧的滇军总司令职务，驻防于韶关，兼任粤、赣、湘边防督办，连粤北的赣军都归他指挥，从而削去了李烈钧的军权。及至同年六月，孙中山以岑、陆名为革命，实际勾结段祺瑞政府进行反革命活动，乃愤而辞去大元帅职，离穗赴沪。李根源为蚕食滇军，使之作为个人本钱，以支持岑春煊政治活动，乃拉拢收买部分滇军师、旅、团长（滇军原初为梯团，支队编制，后改为师旅团制），排挤以至撤换部分师旅团长。原来李烈钧的两个师长，张开儒出任陆军总长后，本来仍兼任师长，李根源初欲取而自兼，张开儒不愿交代，即为莫荣新借故拘捕，后由唐继尧另派李天保、郑开文继任，都受到李根源的排挤，先后被迫离去。另一个师长方声涛，在孙中山先生派陈炯明率粤军援闽时，已随陈部出发，李根源即就地扩编一师，升原来的旅长朱培德为师长，以事收买，但由于李根源将部分旅团长如戴永华（旅长）、卫秉钧、王树藩（团长）等先后撤下，弄得滇军内部人心惶惶，连朱培德在内，都感到李根源远不如李烈钧的宽容大度，和洽易处。在滇军内部，乃有拥李烈钧反李根源的酝酿，仅团长赵德裕、赵德恒成为李根源的死党。这些消息传到了云南，引起了唐继尧的愤慨和忧虑，他既忿于李根源把他的部队作为拥护岑春煊、陆荣廷的工具，复忧虑桂系把他的部队吃掉，更害怕李根源以此作为资本，会回滇与他争地盘。所以，一面派出密使（似为唐继虞）到粤与李烈钧联络，邀请李烈钧就近照顾，可能时仍交其统率；一面授意滇军将领反对李根源。至一九二零年，这种内在矛盾，终因李根源串同莫荣新，未经征得唐继尧同意，即以滇军总部参谋长杨晋（李根源的人）接任第三师师长郑开文的职务，爆发成公开的冲突。时唐继尧得悉李根源这一措施，认为是李、陆企图吃掉滇军的前奏。于是，唐继尧乃下令撤除李根源驻粤滇军总司令职务，声明遗缺由唐继尧直接兼任（即当时所谓遥领），并就近接受李参谋总长（指李烈钧）领导。所属师旅团长以朱培德为首当即联名通电拥护唐继尧的命令。李根源、莫荣新以图穷匕见，恼羞成怒，乃由莫荣新以广东督军兼军政府陆军总长（张开儒被捕后由莫荣新继任）名义，下令撤销驻粤滇军各师番号，改编为广东省防军。这样一来，就引起了唐继尧及滇军将领的公开对抗。
这时，李烈钧既愤于岑春煊、李根源、莫荣新等的所作所为，复接受唐继尧的委托，及驻粤滇军将领的敦促，乃于一九二零年秋，以参谋总长出巡为名，北上粤北，目的是掌握滇军，抗拒莫荣新的改编命令。这次行动名义上虽是出巡，实际上却是武装夺路北上的战斗行动。当时，李根源、莫荣新在改编令下之后，即监视着李烈钧。由李根源亲率赵德裕等团，预先占领江村、高塘，防止李烈钧沿粤汉铁路北上。李烈钧在洞悉李、莫上述部署之后，乃秘密命令留驻广州的赣军李明扬梯团（两个支队，李兼第一支队长，我任第二支队长），另朱培德师的独立营一营（即李烈钧的警卫营），在广州农林试验场集结。跟着，即以战斗姿态向龙眼洞出发。莫荣新知道之后，即命省防军各营，马济及魏邦平师，配合李根源，多方向我们截击。