学界对两广事变有不同的评价。有说法认为两广军阀此举无非是借抗日之名义，反抗蒋介石。但亦有说法认为，两广军阀的首领都是“民族主义者”，其在九一八事变以来的历次日军侵华事件中，并无妥协投敌之言论和行为，并且多次声明要抗战到底，可以认为两广事变是国行为。

亦有资料指当时两广军阀都接受了日本的军事资援助，用于增军力，反抗蒋介石。但并无确切史料证明两广军阀在接受日本军事资援助的同时，曾经与日本达成过任何损害中国主权的政治，经济和军事协定。

“两广事变”中，陈济棠粤系因下余汉谋等人被蒋介石收买倒戈而失败。蒋介石并调动队准备攻广西，新桂系则利用民团制度动员20万兵力准备应战。后在全国人民烈呼吁停止内斗，以及各方政治势力的斡旋下，新桂系与蒋介石达成协议：新桂系拥蒋介石为领袖，并在全面抗战开始之时，兵抗日。而蒋介石允诺不在动摇新桂系在广西之统治地位。“两广事变”得以和平解决。

1937年，日军全面侵华。新桂系队立即编成国民革命军第十一集团军、第二十一集团军北上抗战。新桂系队在华东参加了松沪抗战、淮河战役等等。在松沪抗战中，因首次与现代化的日本军队作战，新桂系队损失很重，被迫转移到苏北休整。李宗仁任第五战区司令长官，负责淮河域，山东南的军政事宜。随后，新桂系队在苏北参加了淮河战役，但有史料表明李宗仁为保存新桂系实力，主要的仗都由其第五战区辖下的原江苏，山东地方队和西北军行，新桂系队并未与日军作正面的大规模作战。

抗日战争中其中李宗仁、白崇禧参与指挥了徐州战役、武汉会战、随枣战役、桂南会战、豫湘桂战役等等。新桂系队之第三十一军参加了台儿庄会战的外围作战。在台儿庄会战中，李宗仁亲临前线督战，并严令中央军汤恩伯军团南下侧击日军，对台儿庄会战国民革命军的胜利有直接贡献。

新桂系队长期留驻安徽的大别山区，实质上控制了安徽省，在敌后行游击作战。但新桂系队在抗战后期的立煌战役中被日军攻安徽省政府所在地立煌镇（今安徽金寨），受到一定的损失。 [page]

在桂南会战中，新桂系队和广西地方民团发挥了一定的作用。

1945年的豫湘桂战役中，由于新桂系内保存实力的战略思想，加之广西空虚，未能对日军的侵有效反击。仅在桂平等地与日军爆发激烈战斗。在随后的桂林防守战中，桂系守军与广西民团与日军发生了激烈的战斗，日军使用了毒气，其中发生了七星岩（桂林）八百壮士击毙三倍来犯日军，最后全员殉国的壮烈事迹。桂林被攻占后，几乎全城被毁坏。

1945年抗战胜利后，在安徽的新桂系队与共产党的中国人民解放军发生了战斗。尤其是中国人民解放军第二野战军队行“千里跃大别山”战略攻后，国民政府调集中央军与滇军，新桂系，粤军等队与解放军行了多次战斗。由于解放军避开战斗力较的中央军和新桂系队，不停的打击战斗力较弱的粤军，滇军，使得国民政府对大别山地区的攻多次失利。随着解放军势力的不断增和华东，中原战场上国民革命军的逐渐失势，新桂系队逐渐退安徽省。

1947年，李宗仁获选为中华民国副总统。随后，白崇禧被任命为华中剿总司令，控制了近30万队。新桂系势力再次膨胀。