讨伐军阀

1926年，段祺瑞等借口国民军“赤化”，组织讨赤联军，纠集五十余万之众分五路向国民军进攻。国民军被迫撤出北京，主力退守南口附近。此时冯玉祥已赴苏联考察。由张之江任国民军总司令。佟麟阁任国民军第十一师师长。该师辖第三十一、三十二、三十三旅。佟麟阁与刘汝明的第十师防守南口，青龙桥、延庆一带阵地，张作霖、吴佩孚联合山西阎锡山集中优势兵力，配备坦克、钢甲车等新式武器，向第十一师与第十师发起猛攻，战事持续半年之久。

佟麟阁在接受防守南口、延庆方面的任务后，即召集有关人员研究作战方案。他对形势的分析是：第一，吴佩孚等倒行逆施，早巳引起国人公愤。这一次讨赤，师出无名，得不到老百姓的拥护。第二、吴佩乎、张作霖、阎锡山三家是合股公司，各有各的打算。打了胜仗，他们能够暂时凑合在一起，一旦打了败仗，就会出现矛盾，甚至于各奔前程。第三，南口一带形势险要，我们居高临下，以逸待劳，有制敌取胜的把握。据此只要选好阵地，巧妙地构筑工事，善于捕捉战机，用各种办法消耗敌人，打击敌人，完全可以少胜多，坚守阵地。

8月，国民军终因力量不支，导致南口兵败。张之江总司令命令佟麟阁和刘汝明两师西撤。佟鳞阁的第十一师至五原，后进甘肃。

1926年8月，冯玉祥从苏联回国，举行“五原誓师”响应北伐，宣布全军官兵加入国民党。当时，国民军的杨虎城等部被吴佩孚的刘镇华部包围在西安已达八个多月之久，危在旦夕。冯玉祥派出主力，星夜驰援。国民军第一军十一师佟麟阁部及吉鸿昌第五军为先头部队，由五原经宁夏至平凉，经那州到乾州，急赴咸阳。先解赵登禹部之围，尔后进军西安，击败刘镇华部，解除了西安之围。

驻军天水

1927年，佟麟阁驻军天水，兼任甘肃省陇南镇守使，上任后致力于刷新政治，兴办地区福利，厉行禁烟禁毒，提倡妇女放足，创建学校和孤儿院等慈善事业，深得民心。他为官清廉，常微服出访，体察民情。有一次他到某县视察时。该县不法县长一向为非作歹，畏惧丢官，进行贿赂，受到严词斥责，即被撤职。他离任之时，绅民送者万余家。

宁汉分裂后，武汉国民政府将国民军改编为国民革命军第二集团军，任冯玉祥为总司令。冯玉祥在西安就职，随后把所部分为五路向河南进军，第十一师师长佟麟阁为第五路副总司令(司令为石友三)。石、佟率领十一师等部于5月东出潼关，攻占洛阳、孟津。

8日，过偃师时，奉军援军至，企图阻其前进。佟麟阁部凭黑石关之险与奉军激战，奉军不支，向孝义退却。佟麟阁即与第三路军汇合追击之。

1927年5月30日，占领孝义、郑州。

6月1日，占领开封，与北伐军唐生智部会师郑州。尔后在豫、鲁两省与奉、直军继续作战，战无不胜。

1928年1月，国民党南京政府再次北伐。佟麟阁任第二集团军第三十五军军长兼第十一师师长。转战于豫、鲁、冀各省，屡立战功。

同年，佟麟阁率第十一师进驻甘肃河州，被马仲英包围。马仲英系回族，凭借宗教的有利条件，处处与他为难。他再三考虑，认为动用武力，必然酿成民族争端，于大局不利，因而处处退让，致使第十一师蒙受损失。事后，他为自己姑息马仲英，处置失当，遂引咎辞职。

10月，佟麟阁先赴兰州休息，一度解甲归田，回原籍高阳县边家务村居住，侍奉双亲。