1917年，在反对张勋复辟，支援段琪瑞重新执政的战争中，阎锡山的表现受到了段的赞赏。

在段的大力支持下，他进行了一次大规模的扩军。

步兵由两个旅扩充为四个旅；晋南、晋北镇守使各辖一个团；骑兵两个团，工兵营、机关枪营、宪兵营、卫队营各一个。

不久后，又以学兵团干部训练队为基础，成立两个直属于督军署领导的步兵团。

扩编后的山西军队，总兵力达到了2万人。

通过这次扩军，阎锡山初步建立起了山西军阀势力的体系。

阎锡山留日期间，亲眼目睹过日本先进的武器装备，懂得武器在增强军队战斗力中的重要作用。

当时的中国，各路军阀的武器大都由国外进口，对外依赖性很强。

山西是个偏僻的内陆省份，四周不是山就是河，对外交通极为不便。

阎锡山于是便下决心建立自己的军火制造业。

而山西的军火工业，当时是一片空白，清军留下来的唯一的一个陆军修械所，仅能修理枪械、制造刺刀而已。

阎锡山一方面邀请当时国内最大的汉阳兵工厂的专家来晋指导，另方面招募专业人员派出去学习，并建立实习工业学校，从培养自己的技术人才开始起步，逐步建立起了山西的军火工业。

1925年，阎锡山又趁参加第二次直奉战争获利的时机，进行第二次大规模扩军。

原有的十个团扩编为十个旅，其后又成立两个师，增建一个步兵旅，一个手榴弹旅，一个迫击炮团。

通过这次扩军，兵力增加比原来增加一倍，达到了4万人的规模。

与扩军同步，山西的军火工业也得到了飞速的发展。

具备了大批量生产手榴弹、手雷等短火器的能力；仿照日本的山炮，制成了最大射程达到5000米的一二式炮兵炮；改制出了不用骡马驮运可用人力拖挽、射程达4000米的一四式步兵曲射炮；造出了击发精确性更高的一三式山炮，并大量制造轻重迫击炮，重山炮和野战炮也已经研制成功。

至于各种轻重枪支和枪炮弹，产量和质量都已达到国内的高水平。

山西的军火工业完全能够满足军队的需要，也成为阎锡山拉拢和要挟其他军阀势力的工具。

山西军队的炮兵规模堪称一流，手榴弹团则别具一格，在参加的历次战争中，无论攻守，都对敌手造成极大威胁。

到1926年，太原兵工厂已设有炮厂、枪厂、炸弹厂、炮弹厂、枪弹厂、炸药厂、铜壳厂、引信厂等专业分工很细的多家分厂，并且一度建立起飞机厂，装配过几架教练机。

太原兵工厂和山西火药厂共有设备3800余部，工人15000多名，与当时全国规模最大的汉阳兵工厂和沈阳兵工厂并列。

由于山西的兵火工业突飞猛进，弹药充足，阎锡山曾下令官兵在打靶时，一律用实弹。

这种情况，在全国军队中可谓绝无仅有，晋绥军的射击水平大为提高，多次在全国比赛中名列第一。

建立和发展军火工业，不仅显示了阎锡山对军事现代化的重视，而且也为带动其它工业的发展，建立山西的近代工业体系打下了坚实的基础。

辛亥革命后的七、八年时间，在山西省督军公署属下的企业就发展到了十几家。

除兵工企业外，还有银矿公司，煤矿公司以及几家银行。