由周恩來、賀龍、葉挺、劉伯承等率領的第二十軍和第十一軍第二十四師，按預定計劃，直下潮汕。起義部隊於9月23日順利進占潮州，24日晨，汕頭也被光複。周恩來同前委大多數領導人一起，隨軍進入這個他離別了一年多的城市。潮汕一帶多次經曆過革命的洗禮，雖然幾起幾伏，這裏的民眾仍然對這支舉紅旗的隊伍寄予希望。
起義軍入城後，將總指揮部設在民權路中段的大埔會館，樓頂上插上了一麵紅旗。隨後，前委還任命李立三為汕頭公安局局長；劉伯承為軍政學校校長；彭湃為東江工農自衛軍總指揮；周逸群為潮汕警備司令；郭沫若為政府海關交涉使和海關監督。起義軍就想把汕頭作為臨時首都，準備奪取廣州後再作為正式首都。
周恩來因1925年東征時在這裏當過行政專員，熟悉當地情況，所以很快主管起當地的工作。為了在當地建立政權，自然要守城並控製周圍地區，於是革命委員會決定了第二次分兵。
進入潮汕的部隊總共隻有8000人，經第二次分兵，力量更為分散。分兵後的部署是——周逸群率第二十軍第三師約1000餘人警衛潮、汕，師部和教導團駐潮州，部隊在潮州西北側高地構築防禦工事。
革命委員會及各軍後勤機關駐汕頭，城內隻有第三師的第六團（因會昌一戰損失太大，兵力僅相當一個營）警衛。
參謀團隨葉挺的第二十四師、賀龍的第二十軍向揭陽、豐順前進，這一路是起義軍主力，卻也隻有6000人。
9月26日至27日，第二十四師和第二十軍的第一、第二師進占揭陽，此時才初步偵察到敵軍主力正在附近的湯坑集結，其具體兵力數目還不大清楚。參謀團決定，先擊破湯坑之敵，再與海陸豐的農軍取得聯係，使潮汕和整個東江地區成為根據地。待得到蘇援裝備和款項能大力擴軍後，再西攻廣州。
為了分化敵人，周恩來還派在黃埔軍校和武昌中央軍校任過政治教官的高語罕作為代表，從汕頭化裝赴香港，找張發奎談判，約定互不侵犯。不過待高語罕趕到香港時起義軍已兵敗，事實上也無法再談了。其實，這時的形勢已十分險惡。自會昌戰鬥錢大鈞、黃紹竑敗潰之後，廣東的粵、桂、蔣三派軍閥經過近一個月的補充整頓，力量已大為增強。此時，正是桂係在全國最為得勢之際，北方的白崇禧控製了江浙的大片地區，李宗仁指揮的西征又席卷兩湖，黃紹竑也急於把勢力伸進廣東，因此把廣西老巢的主力3個師都集中到粵東，務求擊敗共產黨的軍隊以固自己的地位。這樣，集中在廣東的國民黨正規軍的兵力已有10個師六七萬之眾，其中有一半以上可調來對付起義軍。起義軍因信息不靈，對他們的情況並不很清楚，他們卻能及時得到各地的報告，對起義軍的動向基本掌握。不過廣東當局此時對起義軍的力量也估計過高，認為總兵力約有2萬（這恰恰高估了一倍），加上會昌一戰後心有餘悸，所以在東江方向雖集結有重兵，尚不敢貿然進攻，一麵監視起義軍，一麵以逸待勞，伺機反撲。
截至9月底，集中在東江前線的國民黨軍隊共有6個師，總兵力有3萬多人。
這樣，國民黨軍不僅在總兵力上相當於起義軍的3倍多，而且在每一個方向上都形成了兵力優勢。在裝備方麵，雙方主要使用步兵武器，在質的方麵差距並不大，然而國民黨軍的步、機槍在數量上占優勢，而且有充足的彈藥補充。起義軍經長途行軍丟棄了大量彈藥，加上會昌一戰的消耗，此時深感子彈不足。從南昌出發時每人發了250發子彈，此時每槍一般隻剩下30至40發子彈。在這種情況下，雙方擺開“堂堂之陣”打硬仗，明顯對起義軍很不利。
9月26日傍晚，起義軍第十一軍第二十四師和第二十軍第一師在葉、賀率領之下，會合了彭湃領導的農民自衛軍，進入揭陽城。因敵王俊部已於上午向山湖退卻，故起義軍是兵不血刃而進駐揭陽城的。