九月二十五日，劉震寰和劉穀香的部隊先一步攻克桂林，這個時候楊希閔的一營人馬還在趕赴桂林的途中。不過在二十二日這天，楊希閔已經占領了百色以北的兩個縣城。沈鴻英跟劉震寰、劉穀香打了兩天，雖然戰局不算太壞，可是桂林城內的流言蜚語不斷，讓他整日惶恐不安，索性丟下了部隊，卷了一筆現款，趁夜逃亡貴州。
劉震寰和劉穀香占領桂林之後，收編了沈鴻英的部隊，兵力一下子擴充到了十個營，頓時成為了廣西境內第二大軍事勢力。
二十六日一早，劉震寰和劉穀香在桂林留守府成立討袁軍司令部，不過當天中午收到廣東軍政府的一份秘密電報，下午即又改為桂林軍政府。劉穀香為桂林軍政府秘書長，劉震寰為討袁軍總司令，通電全省響應二次革命。
楊希閔也在當天通電支持桂林軍政府。劉穀香任命楊希偉桂西鎮守使，承認楊希閔在廣西西部的政治地位。
桂林軍政府的成立在廣西省掀起了軒然大波，陸榮廷連續通電譴責劉穀香和劉震寰非法行為，稱二劉意圖分裂廣西。
劉穀香在桂林反擊陸榮廷，痛斥陸榮廷反革命、反人民，是北洋政府的走狗爪牙。
廣西人民麵對一省兩府的局麵，一時也不知道該站在那個方麵。不過舊官紳和地主階級一致認為南寧軍政府是中央政府承認的地方政權，而桂林軍政府僅僅是一場革命起義的臨時政權，根本不足以信任和擁護。真正支持桂林軍政府的，隻有少數資產階級和同盟會勢力。鄰省省府幾乎都保持中立態度，隻有廣東和湖南衡陽兩地表示支持。
占領桂林之後，劉穀香和劉震寰的勢力隻掌控了柳州和桂林兩地，他們雖然通電響應二次革命，可之後並沒有任何軍事行動。劉震寰的討袁軍既不北上進攻北洋軍，也不南下對付陸榮廷，隻是自保似的盤踞在桂林和柳州。