1924年12月，經徐成章、廖乾五介紹，周士第加入了中國共產黨。
1925年2月，孫中山北上離開了廣州，反動勢力乘廣州空虛，大肆造謠破壞，廣州形勢驟然緊張。在此情況下，中共廣東區委決定調鐵甲車隊迅速趕回廣州。2月20日，鐵甲車隊返抵廣州。這時，對廣東革命政府威脅最大的就是占據東江惠州、潮汕一帶的軍閥陳炯明。他乘孫中山在北京病危之機，自封為“救粵軍總司令”，號稱指揮10萬大軍，倚仗段祺瑞政府及英、美、法等國的支持，與粵南軍閥鄧本殷和滇、桂軍閥楊希閔、劉震寰相勾結，並聯絡閩、湘、贛軍閥相互呼應，策劃大舉進攻廣州，妄圖推翻廣東革命政府。
在這複雜、緊張的形勢下，中共廣東區委促使廣東革命政府作出決定：東征討伐陳炯明。
鐵甲車隊奉命參加東征，他們沿廣九鐵路前進，作為先鋒部隊協同友軍攻擊石龍、樟木頭、平湖、深圳等處敵人防線，英勇作戰，所向皆克，並迅速將敵人破壞的鐵路、橋梁、車站修複，完全控製了廣九鐵路，保證了東征軍後方交通運輸的安全，使東征軍順利完成打敗陳炯明的任務，保衛了廣東革命政府。
此時，鐵甲車隊駐地大沙頭附近駐有航空局所屬的一個飛機掩護隊。飛機掩護隊的隊長暗中與敵人勾結，進行反革命活動。飛機掩護隊占據飛機場，威脅鐵甲車隊的安全，給廣州局勢帶來很大的危害。中共廣東區委決定把這支部隊掌握到自己手中，於是通過廣東革命政府和航空局局長將飛機掩護隊原隊長調走，派周士第前去兼任飛機掩護隊隊長，接管、改造了飛機掩護隊。周士第在飛機掩護隊迅速打開了局麵，取得了官兵們的信任，很快將飛機掩護隊改造成了一支在中國共產黨領導下的革命部隊，將大沙頭完全控製在革命政府手裏。
當革命軍出發東征討伐陳炯明時，中共廣東區委指示鐵甲車隊和飛機掩護隊，統一歸徐成章、廖乾吾、周士第指揮，配合東征軍、黃埔軍校學生和市區工人、農民軍作戰。當東征軍回師廣州時，鐵甲車隊與飛機掩護隊從順德附近渡河，迅速插入敵人縱深，向敵人背後攻擊，有力地配合了東征軍作戰。
6月下旬，徐成章調離鐵甲車隊，周士第擔任鐵甲車隊隊長。此時，廣州革命政府大元帥府改組為國民政府，大元帥府鐵甲車隊也隨之改為國民政府鐵甲車隊。
10月，國民革命軍第二次東征陳炯明，鐵甲車隊再次擔當重任。他們由廣州出發，沿途修複了被敵人破壞的鐵路，迅速進攻石龍。得手後又迅速攻占深圳車站，並配合主力部隊作戰。
陳炯明主力被打垮後，英帝國主義又支持陳炯明的殘部，在深圳大鵬灣一帶進行反革命騷擾破壞活動。陳炯明殘部羅坤、鄧文烈率200餘人，包圍了駐沙魚湧的罷工工人糾察隊，捉去糾察隊員十餘人。
周士第當即率領鐵甲車隊由深圳前往沙魚湧救援，鐵甲車隊和工人糾察隊英勇抗擊十倍於己之敵，與敵肉搏多次，打退敵人一次又一次進攻。敵人越聚越多，所有高地都被敵人占領，形勢十分嚴峻。周士第決定由鐵甲車隊掩護工人糾察隊，奪路衝殺突出重圍，他自己帶領部分鐵甲車隊隊員打先鋒，殺開一條血路。突圍出來之後，周士第發現自己身上已7處負傷，清點人員時，隊員僅存17人。
1925年11月，中國共產黨決定建立葉挺獨立團，鐵甲車隊作為一支久經戰火錘煉的骨幹力量編入葉挺獨立團。鐵甲車隊隊長周士第進了葉挺獨立團後，被任命為第1營營長。
鐵甲車隊作為中國共產黨最早掌握的一支武裝力量，作為大革命時期令帝國主義和反動派聞風喪膽的一支鐵軍，其曆史功勳永存史冊。