偏在这个时候，从莫斯科来到广州的苏联布勃诺夫使团要参观中山舰。李之龙只好打电话询问蒋介石，是否可以将中山舰从黄埔开回广州。在得到蒋介石的许可之后，中山舰奉命返回广州。
中山舰的往返调遣却引起了蒋介石的怀疑。据他说，3月18日那一天晚上，无缘无故，开两艘军舰到黄埔来，这两艘军舰是广东最大的军舰。当时，他并不知道军舰已经开到黄埔。第二天，也就是19日，有一位同志问他去不去黄埔。蒋介石回答说去。不久，那人又打电话问蒋介石什么时候去黄埔。如此一连打了三次电话。在第二次打电话时，蒋介石“还不觉得什么”，直到第三次询问时，蒋介石“觉得有些稀奇”，因为这位同志“从来没有这样子来问的”。随后，李之龙又打电话给蒋介石，要求把中山舰调回广州。蒋介石问道：中山舰是什么时候开去的？李之龙回答说：昨天晚上开去的。蒋介石说：“我没有叫你开去，你要开回来，就开回来好了，何必问我做什么呢？”李之龙的电话使蒋介石感到奇怪：“为什么既没有我的命令要中山舰开去，而他要开回来，为什么又要来问我？因为从来开船，并没有来问过我的。后来问他：哪个叫你开去的？他说：是校长的命令；又说：是教育长命令。我要他拿命令来看，他说没有，是打电话来的。这事情模糊极了。”蒋介石还说：“中山舰到了黄埔，因为我不回黄埔，在省城，他就开回省城。这究竟是什么一回事？”
问题在于，中山舰返回广州后并没有立即歇火。舰长章臣桐解释说：该舰正在修理中，升小火试验汽笛，并没有其他原因。但是，这件事这又引起了蒋介石的猜疑。他说：“到了19日的晚间，中山舰开回广州，舰上升火，通夜不熄，戒备森严。我知道共党阴谋爆发，就在于此。”蒋介石扬言，中共想加害于他，计划在他从广州乘军舰返回黄埔军校途中，强迫他离开广东，“直驶海参崴，送往俄国”。
中山舰事件发生时，布勃诺夫使团正好在广州。莫斯科向中国派遣使团，是年初托洛茨基建议的。他在给联共（布）中央书记处的信中说：“中国日益扩大的事态可能对许多年具有决定性意义，因此我再次提出派遣一个权威的政治使团问题”。联共（布）中央政治局随即作出决定：组成以布勃诺夫为团长的使团，立即动身前往中国，其任务是：（1）弄清楚中国的局势并报告政治局；（2）同加拉罕一起就地采取一切必要的措施；（3）整顿派往中国的军事人员的工作；（4）检查向中国正确选派工作人员的保证情况及如何指导他们的工作。
