省委書(shū)記張?zhí)讈?lái)到葉挺家里，告知中央批準(zhǔn)了廣州起義計(jì)劃，決定12月13日舉行廣州起義，葉挺擔(dān)任起義總指揮、工農(nóng)紅軍總司令。葉挺雖對(duì)起義心存疑義，但仍堅(jiān)決地接受了任務(wù)。1927年12月11日凌晨，廣州起義提前舉行。兵力空虛的張發(fā)奎部隊(duì)很快被起義部隊(duì)消滅，起義軍天亮?xí)r占領(lǐng)了全城。葉挺和張?zhí)椎阮I(lǐng)導(dǎo)人來(lái)到廣州市公安局，宣布廣州蘇維埃政府成立。葉挺在會(huì)上作軍事報(bào)告，并下令整編各起義部隊(duì)為工農(nóng)紅軍。張發(fā)奎等軍閥在帝國(guó)主義軍艦支持下反攻廣州，形勢(shì)危急，葉挺建議起義部隊(duì)撤離廣州到農(nóng)村建立根據(jù)地，受到諾伊曼等人嚴(yán)厲斥責(zé)。12日下午，張?zhí)自谥笓]戰(zhàn)斗時(shí)不幸犧牲，葉挺接替總指揮重任，堅(jiān)持與敵人激戰(zhàn)。敵眾我寡，廣州起義終告失敗，敵人攻占廣州城，葉挺化裝潛回香港隱蔽。
1928年1月1日至5日，中央代表李立三在香港主持召開(kāi)省委擴(kuò)大會(huì)議，清算廣州起義領(lǐng)導(dǎo)人錯(cuò)誤。葉挺受到“留黨查看六個(gè)月”的處分，雖然中央很快糾正了李的錯(cuò)誤決定，但葉挺的自尊心仍受到了極大傷害。1928年春節(jié)后，為躲避敵人追捕，排遣胸中郁悶，葉挺到新加坡等地，受到華僑熱烈歡迎，也引起敵人的注意。黨的六大即將召開(kāi)前夕，葉挺在周恩來(lái)幫助下去莫斯科申訴。
葉挺來(lái)到莫斯科，認(rèn)真地向黨中央和共產(chǎn)國(guó)際寫(xiě)了關(guān)于廣州起義的報(bào)告，申訴了自己的觀點(diǎn)，卻石沉大海無(wú)消息。他找到共產(chǎn)國(guó)際東方部，巧遇中央委員項(xiàng)英同志，卻遭到王明冷遇。王明還說(shuō)了許多傷害同志的尖刻話(huà)，葉挺無(wú)法容忍，震怒之下離開(kāi)了莫斯科，脫離了黨的關(guān)系，到歐洲等地流亡。
葉挺只身流亡到德國(guó)首都柏林，經(jīng)濟(jì)日趨窘迫，開(kāi)始隱姓埋名做工糊口。他包過(guò)留學(xué)生伙食，賣(mài)過(guò)水果和豆腐，開(kāi)過(guò)飯館，甚至揀過(guò)剩菜葉，飽嘗了生活的辛酸，也更堅(jiān)定了革命意志。他研究德國(guó)的政治、軍事、經(jīng)濟(jì)、文化，秘密進(jìn)行了多項(xiàng)軍事化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。他時(shí)刻關(guān)注國(guó)內(nèi)革命斗爭(zhēng)的動(dòng)向，通過(guò)與周恩來(lái)、宋慶齡、廖承志、鄧演達(dá)等人的來(lái)往，革命熱情日益高漲，恨不能立刻回國(guó)去參加革命斗爭(zhēng)，投身到武裝革命的洪流中去。
1931年“九一八事變”爆發(fā)后，葉挺再也不能平靜了，通過(guò)各種途徑關(guān)注國(guó)內(nèi)局勢(shì)，為祖國(guó)前途和命運(yùn)深深擔(dān)憂(yōu)。1932年秋，葉挺舉家返回澳門(mén)。國(guó)民黨方面陳濟(jì)棠、陳誠(chéng)、余漢謀等多次對(duì)他拉攏利誘，葉挺心胸坦蕩，予以堅(jiān)決回絕。葉挺意外地見(jiàn)到了中共中央軍委派駐十九路軍的軍事代表張?jiān)埔荩顾吹搅斯饷骱拖Ｍ?/p>
不久，周恩來(lái)看望葉挺，兩位生死戰(zhàn)友重逢，都流下激動(dòng)的熱淚。周恩來(lái)希望葉挺出面參與改編南方八省紅軍游擊隊(duì)為國(guó)軍的工作，葉挺欣然接受使命。
1937年8月底，葉挺在戰(zhàn)場(chǎng)指揮所找到陳誠(chéng)，提出參與改編南方八省紅軍游擊隊(duì)為國(guó)民革命軍新編第四軍的愿望，陳誠(chéng)答應(yīng)向蔣介石報(bào)批。1937年9月28日，未經(jīng)中共同意，國(guó)民政府軍委會(huì)銓敘廳宣布“經(jīng)委員長(zhǎng)核定，任命葉挺為新編第四軍軍長(zhǎng)”。中共中央措手不及，通過(guò)周恩來(lái)邀請(qǐng)葉挺去延安面晤。
葉挺途經(jīng)西安等地輾轉(zhuǎn)來(lái)到延安，受到中共中央及延安軍民的熱烈歡迎。毛澤東在窯洞門(mén)外迎接葉挺，稱(chēng)贊“你是我們共產(chǎn)黨第一任總司令，人民軍隊(duì)的戰(zhàn)史要從你寫(xiě)起！”給予葉挺極大的鼓舞。次日，中共中央在抗大禮堂開(kāi)會(huì)歡迎葉挺軍長(zhǎng)，毛澤東和葉挺都講了話(huà)，延安之行成功圓滿(mǎn)。