1925年7月，国民政府在广州成立，整合驻粤军队为国民革命军。粤军第一师改称为第四军，军中配置如下：
其中，第十师由师长陈铭枢领导，副师长蒋光鼐，下辖二十八团（蔡廷锴）、二十九团（孙绳）和三十团（戴戟）；第十一师师长陈济棠，副师长徐景唐（后转任十三师师长，邓世增接任），有三十一团（余汉谋）、三十二团（香翰屏）、三十三团（黄镇球）；第十二师师长张发奎，副师长朱晖日，下属三十四团（叶挺任团长）、三十五团（缪培南）和三十六团（黄琪翔）；第十三师由徐景唐任师长，副师长陈章甫，拥有三十七团、三十八团和三十九团。
北伐时期，第四军在1926年参与行动，第十师、第十二师及独立团由陈可钰指挥，李济深则与第十一师和第十三师留守广东。在汀泗桥、贺胜桥与吴佩孚部队激战，并攻下武昌，被誉为“铁军”。战后，第四军得到扩编，部分部队改编为十一军和第四军，分别由陈铭枢和张发奎担任军长。
然而，1927年初的宁汉分裂导致内部纷争，第四军分裂为红四军、张发奎部和陈铭枢的十一军等。在内战中，张发奎部一度南下广州，后因政变和共产党起义而遭遇挫折，最终被改编为第四师。其他部分则继续发展，陈铭枢的部队成为十九路军，陈济棠的部队扩展至三个军，但在抗日和内战中各有不同命运。
中国共产党的原第四军部队则在朱德带领下成为工农革命军第四军，继续革命斗争。叶挺的新四军番号则反映了对历史铁军传统的传承。中国人民解放军的127师被认为是第四军的后继者，步兵第127师第379团继承了叶挺独立团的战斗精神。
国民革命军第四军是中华民国在军政时期新建立国民革命军中的一支军队，前身为广东军队建国粤军第一师。“第四军”是国民革命军的始创部队之一，更是北伐的主力，曾在湖南及江西分别大败吴佩孚及孙传芳，奠定北伐的成功；因而赢得“铁军”的称呼。四军之下共产党员甚多，北伐途中国民党实行“分共”，部分由中国共产党掌握的部队在南昌发动南昌起义，成为共产党直属部队。之后第四军发展成国民革命军第十九路军，成为一·二八事变中的著名抗日部队；而部分于北伐时留守广东的部队，则一直维持至抗日战争正式爆发，以至抗战后的内战。