此时此刻，何键没有恃勇逞强，他派人与湖北省省长兼汉阳防守司令的刘佐龙联系，因为刘佐龙早些时候就和唐生智部队有关系。起先是北伐军总司令部派耿丹、龚培元等人与刘佐龙部第八团团长严敬及炮兵团长刘鼎申(刘佐龙之弟)取得联系，并转交邓演达的一封亲笔信，心中晓之以利害，劝刘佐龙阵前起义，起义后便给刘一军辖三师的国民革命军番号。刘佐龙在邓演达、何键等人的劝说下答应起义。5日，何键部攻打汉阳城时，刘佐龙命令在怀善堂、河舶所等处的炮兵，调转炮口，猛轰龟山禹王宫北洋军高汝桐指挥部，以掩护何部进攻，此外，刘佐龙索性要做就做的彻底一些，他还令人炮击汉口查家墩吴佩孚总司令部，迫使这位昔日不可一世的吴大帅弃城仓皇而逃。

吴佩孚自从冯玉祥倒戈后，几乎灾难战事上一败再败，完全让人想不到就这样一位将领，竟还会被人称为“常胜将军”。“又是他妈的倒戈，这会又是阴沟里翻船了。”在逃跑途中的吴佩孚大有英雄末路之感，到后来败退到白帝城时，吴佩孚满怀伤感地写下一首《感怀》的七言律诗，以吐胸中的郁结之气：

万山拱极一峰高，遯迹何心仗节旄。

望月空馀落花句，题诗寄咏猗兰操。

江湖秋水人何处，霖雨苍生气倍豪。

笑视吴钩自搔首，前途恐有未芟蒿。

刘佐龙率部反戈，使得汉阳的敌军前后受敌，不得已而向汉口溃退。当日下午，吴佩孚就丢下武昌城内的守军，只带领嫡系部队向黄陂、孝感退却。何键又令夏斗寅师取道蔡甸、长江埠、直趋孝感，断敌归路。7日拂晓，何键部和刘佐龙部占领了汉口。对于刘佐龙的阵前起义，苏联军事顾问对其作了很高的评价，认为北伐军之所以能够迅速摧毁吴佩孚在汉口、汉阳坚固的防御体系，很大程度上得益于刘佐龙的起义。事后，刘佐龙被任命为第十五军军长兼湖北政务委员会委员。

当然，何键在攻克汉阳时的功劳也没有被忽视，整个武汉三镇被北伐军占领后，蒋介石和唐生智都认为：“武汉会师为北伐成功之关键”，“而汉阳一役实为会师之关键”，是“北伐首功”。蒋介石连发两电嘉奖何键及其所部，称其：“该江左先遣纵队指挥何键，默运间谋，建树伟绩”，“所有江左部队，并特犒赏洋二万元”。何键从此也跻身于北伐名将之列。

武昌城的攻坚战却远没有汉阳那边的那么简单，8月31日傍晚，第四、第七两军兵临城下后，就立即下令攻城，士兵还向民间征集木梯数百架，杀喊声震天地冲向城脚，爬梯攻城。但武昌城城垣甚高，非常坚固，而且外围的护城河水深没顶。第一次攻城时，登城梯又太短，而且守城的官兵早就准备好了通明灯，看到哪里有爬长梯的，就一阵机枪扫射过来，还有用手榴弹的，登城士兵纷纷应声落下，第一次攻城，北伐军伤亡巨大，无功而返。