蔚见徐绍桢畏难情绪很重，便耐心劝说诱导，晓以革命大义，使徐坚定了起义决心。当时全镇缺乏枪支弹药，柏文蔚再回上海，从总部领取枪弹10万发、炮弹3000发、炸弹2000颗、手枪500支、步枪300支、现款20万元，运到镇江。随后与林述庆等一起指挥了进攻南京的战斗，赶跑了张勋，遂于11月末收复南京。
前段时间，柏文蔚所领导的部队被黄兴扩编为革命军第一军之后，柏任军长同时被推举为安徽大都督，12月17日，面对南北和谈迟迟不能达成共识的情况，柏文蔚怒而见黄兴等已经抵达南京的同盟会大佬，遭宋教仁驳斥后。第二日又在各省代表会议上重新提出应学习湖北，组建北伐军用武力将革命的声音传输到北方，遭到除上海陈其美代表跟广东代表以外各省代表的反对。19日，柏文蔚秘密拜访广东代表，达成联合出兵的秘密协议，随广东代表抵达南京的一千三百粤军将由柏文蔚指挥北伐。20日通电询问孙文未得到回复后，21日，柏文蔚再一次拜访黄兴，借李汉的话，驳斥当前南京普遍的妥协求和之风，希望黄兴赞同其兴师北伐。黄兴心中赞成，但是因为同盟会内妥协求和之声大盛，最后只能默许其北伐行为。当夜，柏文蔚协三营粤军及麾下革命军第一军，合计八千