当周恩来向当时贺龙告知了南昌起义的行动计划时，贺龙毫不犹豫地说“我完全听共产党的话，要我怎样干就怎样干”。尽管他还不是共产党员，但党组织还是任命他为起义军总指挥。

贺龙召开团以上军官会议，宣布了起义决定。他说，国民党已经叛变了革命，国民党已经死了，我们今天要重新树立革命的旗帜，反对国民党政府，打倒蒋介石；我们大家在一块都是很久的，我今天起义了，愿跟我走的我们一块革命，不愿跟我走的可以离开部队；我们今后要听从共产党的领导，绝对服从共产党的命令。

贺龙在第20军享有崇高的威望，据周逸群在给中央的报告中称，其部下“自师长以下莫不视贺龙为神人”。在他的动员和感召之下，广大官兵群情激奋，斗志昂扬。在周恩来、贺龙、叶挺、朱德、刘伯承等人的领导下，经过周密筹划和准备，仅仅经过几个小时激战，起义军便占领了南昌城。

南昌起义之后不久，按照预定计划，起义军南下广东。由于贺龙在南昌起义和南下途中的突出表现，以及其本人多次要求入党，1927年8月底9月初，经中共前委批准同意，贺龙在瑞金的一所学校里加入了中国共产党。