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，合计八千四百人，宣誓北伐。

北伐革命军势如破竹，一路连连击败倪嗣冲等部清军、收复皖西、皖北十数县，回合了淮上军在固镇大战张勋的江防军，经一日，破固镇，打死打伤俘虏江防军六千余人，二十五日晚攻陷皖北重镇——蚌埠，张勋等人败退、狼狈逃往徐州。柏文蔚的连连大胜让北方袁世凯看到了不妙的眉头，老谋深算的他深知，一旦南方坚定了北伐之心，到时他到手的临时大总统不但不保，甚至可能连北方的根基都要丢了。于是一边督促杨度安抚唐绍仪，让他不妨跟南方稍微松松口风，绝口不提欲要推选别人顶替了他的北方议和全权代表的事情。另一边他又调兵遣将，就连跟他不对路的张勋，为了让他有足够的实力给他守大门，在切断了张勋补给半月之后，十数车皮的物资抵达徐州，补给张勋的江防军。同时，他也示意杨度西行四川，为他安抚那位新近上位的四川大都督，目标很明确，河南战事不能继续僵持下去了。

得了袁世凯的指示之后，北方议和代表在南北和谈僵持了小半个月之后，终于口风松动，在南方提出了数个问题上给与让步，令即将动身赶往南京的孙文心中欢喜。加上张謇等江浙沪上名流纷纷面见与他，大谈和谈之时南方兴兵北上有违停战协议，未免引起北军反击，还是得了好处便撤回，主张撤回柏文蔚部北伐军。孙文在询问陈其美等后，致电北伐军参谋部命令柏文蔚停止前进。柏认为革命军如不乘胜追击到黄河以北，占领大片军事重镇，谈判桌上绝不会有主动权。因此，他口头上奉命停战，实际上沿津浦线继续向北进攻，北方军徐州地界，预计最迟27日将会在徐州同元气大伤、根本无兵可守的张勋交火。但是，革命军内部主和妥协派占了上风，参谋本部电斥柏文蔚“奉令停战，竟前进不止，是有意破坏和局，特令申斥，勿得再误。”除此之外，数位同盟会大佬密电与他，希望他立刻停止北伐。

26日，柏文蔚连接参陆两部4封急电，召他立即返回南京。他的幕僚力阻，以防不测，但柏自问无罪，坦然星夜南下，于28天黑前抵上海，当晚谒见孙文说：“若我南方兵力不过黄河，何以有实力同北方和谈，到时必如之前那般毫无地位。北洋系势力强劲，若此时不能剪除其势力，则吾恐不及两年，袁氏反手，我南方党人无立足之地，大总统感想如何？”孙文回答：“一人倒在地下，牵其一根头发而拽之立起，吾知其万万不能；民众皆愿讲和，不愿再事兵戎，吾岂能要大家牺牲，为吾一人争那总统。北伐之事非是不为，而是民心不愿，因此不可为！”

柏文蔚不敢与他争论，当夜返回南京。不过在第二日的召集了各省代表的联合会议上依旧坚持反对议和的立场，并会议上阐明了自己的观点。可惜多省势力在北伐之中要劳军伤财却得不到好处，大都不愿北伐。最后就只有广东、陕西、山西、河南四省代表赞同，十七省势力中唯有四川代表未表明立场、既不赞成也不反对。四川省代表乃是原同盟会成员吴玉章，因四川军政府不承认其地位，因此，他在会议上的地位十分尴尬，只能既不赞成也不反对，干坐不语。

柏文蔚北伐至此告一段落，柏愧疚未能实现北伐之初答应安徽革命党人跟民众的将清军完全驱逐出省的消息，惭愧之下宣布辞去安徽