1925年9月，熊雄与叶挺、聂荣臻等人被中共中央派遣至广东革命根据地工作，熊雄任黄埔军校政治教官。熊雄立刻参与讨伐广东军阀陈炯明的第二次东征，在周恩来为主任的东征军总指挥部政治部任秘书长，协助周恩来将东征军的思想工作做的有声有色。
东征胜利结束后，熊雄被任命为军校入伍生部第一任政治部主任，1926年1月升任军校政治部副主任，并实际主持政治部工作。当时国民党右派势力分裂国共合作统一战线的活动已日趋猖獗，军校政治工作举步维艰。熊雄受命于危难之际，首先在政治部内进行大胆改革，制定《政治教育大纲》及一系列相关条例，使三民主义的社会主义教育在军校制度化，其次是加大聘任共产党员为政治教员的力度，以增强中共在军校教员中的基干力量，像著名的共产党员恽代英、萧楚女等都在聘任之列。并与恽代英、聂荣臻、陈赓等一道组成中共在军校中的领导核心，亲任党团书记；再次是按照中共中央的指示，趁黄埔第四期招生之际，速速多选共产党员、共青团员和国民党左派入伍，争取改造军校全员的整体素质。此外，熊雄还利用其当时担任国民党军校党部监察委员、执行委员等职务，坚持国共合作的统一战线原则，团结左派，争取中间力量，反对极端的反动势力，与军校内的右派势力及其思想展开合法斗争，影响和改造了整个军校的工作。虽然这期间先后发生过“中山舰事件”“整理党务案”，但军校内却未曾发生过任何重大事故，而且担当整个政治教育工作的政治部也进入了崭新的鼎盛时期。