1917年，第十六混成旅已回驻廊坊，冯玉祥一度调离该旅。

张勋复辟事件发生后，一群少壮军官酝酿对&ldo;辫子军&rdo;作战，当时群龙无首，孙连仲乃联合孙良诚、韩复榘、石友三、刘汝明、佟麟阁等12位连长，自7月7日向张勋&ldo;辫子军&rdo;猛攻，孙连仲为前锋，12日首抵京城。

复辟一幕遂告终结。

1922年直奉战争后，孙以战功升炮兵团长，成为冯玉祥部队中骨干&ldo;十三太保&rdo;之一。

1924年秋，冯玉祥提升孙为卫队旅旅长。

冯玉祥发动&ldo;北京政变&rdo;时，孙连仲亲率手枪团包围总统府，将曹锟囚延庆楼。

政变后，孙连仲调任国民军第一军炮兵旅旅长。

不久，冯玉祥扩军，孙又升任骑兵第二师师长。

孙连仲注重部队训练，对军纪要求甚严，他一直恪守冯玉祥为国民军提出的&ldo;不扰民，真爱民，誓死救国&rdo;的要求，部队因而受到当地群众的称赞和支持。

1925年孙连仲部随同国民一军活动在京津地区，曾参加国民军一、二、三军会战天津之役。

1926年初，直奉联合进攻国民军，因南口大战失利，孙连仲奉派攻打山西计划也告失败。

后到宁夏，退回甘肃。

1926年9月，冯玉祥举行&ldo;五原誓师&rdo;，宣布响应南方国民革命军北伐。

孙连仲任第十二师师长，又被冯玉祥委任为&ldo;全军总执法&rdo;。

1927年5月，冯玉祥任国民革命军第二集团总司令，孙连仲以右路军总司令率部在豫西一带与直系吴佩孚作战。

1927年6月徐州会议后，冯玉祥将所部扩编为9个方面军。

孙连仲初任第九方面军总指挥，后转任第二方面军总指挥，并任北伐军京汉前敌总司令，在豫北与奉军作战，毙伤敌兵万人以上。

1928年4月，孙连仲率部奉命入陕，7月奉调入甘，12月任青海省主席，8月接任甘肃省主席。

1930年孙率部进入河南，参加中原大战。

冯玉祥失败后，西北军拥鹿钟麟为总司令，孙连仲为副总司令。

10月18日，孙连仲在新乡发出通电，声明今后&ldo;拥护中央，和平统一建国，决不参加内战&rdo;。

接受蒋介石改编后被委为第二十六路军总指挥。

第二十六路军下辖第二十五师（孙自兼师长）、高树勋第二十七师、关树人第一骑兵师。

1931年初，孙连仲任江西清乡督办，率领第二十六路军参加对红军的第二次围剿。

同年7月，孙连仲部改任第二军团总指挥，参与对红军的第三次围剿，部队接连打了败仗，损失惨重。

孙部驻宁都，北方兵水土不服，营中疟疾、赤痢流行，孙本人染疾在南京治疗。

是年12月，赵博生和董振堂率部举行&ldo;宁都起义&rdo;。

蒋介石派陈诚陪同孙连仲去宁都收拾残局。