1928年10月7日，军事委员会撤销，其职能由军政部、参谋本部、训练总监部分担，1929年3月15日，国民革命军总司令部裁撤。
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1929年3月，新桂系李宗仁、白崇禧等以武汉政治分会名义撤换湖南省主席鲁涤平（湘军谭延闿派），派兵控制湖南，率先发起反蒋军事行动。蒋介石随即于4月以国民政府主席的名义，援引1928年10月颁布的《中华民国国民政府组织法》中“国民政府统率陆海空军”之条款（第四条），成立陆海空军总司令部并自任总司令。
陆海空军总司令部为全国陆海空军最高统御机构，除总司令、副总司令外，以参谋本部总长为总司令部参谋总长，另设秘书长，分别以朱培德、邵力子充任。
陆海空军总司令部内设有参谋总长室、机要室。此外设有4处，每处下设若干科，处理行政、办理作战指挥事宜。
参谋处，以林蔚为处长，钱卓伦为副处长，下分设总务科和第一、第二、第三、第四、第五科；
副官处，以陈铭阁为处长，汤敏时为副处长，下分总务、文书、人事、管理、交际5个科；
经理处，以周骏彦为处长，朱孔阳为副处长，下分第一、第二、第三科和军械股；
交通处，以邱炜为处长，束伟良为副处长，下分通讯、运输 2科。
自总司令部成立后，各地反蒋战争不断，为便于指挥作战，总司令部在各地设立行营，作为总司令部的派出指挥机构。从1929年4月到1931年11月，陆海空军总司令部在全国先后设立了南昌、武汉、广州、洛阳、郑州、潼关等行营。
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1929年到1930年间，为分化、拉拢各地的反蒋力量，蒋介石于1929年11月22日委唐生智代总司令职，12月5日唐生智举兵反蒋，又被褫夺代总司令职。是年10月28日任命阎锡山为副总司令。1930年4月1日，阎锡山就任中华民国陆海空军总司令，兴兵讨蒋。4月5日，南京政府褫其副总司令职。6月21日，蒋介石任命张学良为陆海空军副总司令。9月18日，张学良挥师入关援蒋。10月9日，正式任副总司令职。
1931年12月15日，蒋介石辞国民政府主席职。30日，《中华民国国民政府组织法》作了修正，删去“国民政府统率海陆空军”一节，陆海空军总司令部亦随告结束。1932年3月，恢复成立军事委员会，蒋介石又以军事委员会委员长兼总参谋长的名义统率陆海空军。
历任总司令：
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蒋介石，浙江人，中央军领袖，南京国民政府实际最高领导人。他自1924年任黄埔军校校长起家，1926年领导北伐战争期间成功整合东南诸省，至1930年中原大战击溃冯玉祥、阎锡山等地方军阀后，确立其在全国军事体系中的统治性地位。
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唐生智（代理），湖南人，湘军唐派领袖。他原为武汉国民政府的核心军事支柱，1927年宁汉战争期间遭李宗仁、白崇禧新桂系击败，势力瓦解。1929年蒋桂战争中，唐生智借蒋介石支持重组第8军，一度重振声势，但同年12月因反蒋失败，兵权尽失，此后逐渐淡出军政中心，成为政治边缘人物。
历任副总司令：
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阎锡山，山西人，晋绥军首领。其在二次北伐期间将势力扩展至华北地区，后于新军阀混战初期保存实力，最终成为蒋介石统一全国的最后障碍。1930年中原大战时，他联合冯玉祥、汪精卫等共同反蒋，5月就任反蒋联军“中华民国陆海空军总司令”，在北平另组国民政府，但9月战败后化装逃往大连，被迫下野。
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张学良，辽宁人，张作霖长子，东北军领袖。他于1928年6月皇姑屯事件后继任东三省保安总司令，同年12月排众议宣布’东北易帜’，促使中国实现形式统一。1930年中原大战时，手握30万精锐的张学良成为各方拉拢对象，他于9月18日通电拥蒋并派兵入关，直接导致反蒋联军瓦解，战后获任中华民国陆海空军副总司令，节制华北八省三市军政大权，达到个人权力巅峰。