1917年，第十六混成旅已回駐廊坊，馮玉祥一度調離該旅。張勳復辟事件發生後，一群少壯軍官醞釀對“辮子軍”作戰，當時群龍無首，孫連仲乃聯合孫良誠、韓復榘、石友三、劉汝明、佟麟閣等12位連長，自7月7日向張勳“辮子軍”猛攻，孫連仲為前鋒，12日首抵京城。復辟一幕遂告終結。1922年直奉戰爭後，孫以戰功升炮兵團長，成為馮玉祥部隊中骨幹“十三太保”之一。1924年秋，馮玉祥提升孫為衛隊旅旅長。馮玉祥發動“北京政變”時，孫連仲親率手槍團包圍總統府，將曹錕囚延慶樓。政變後，孫連仲調任國民軍第一軍炮兵旅旅長。不久，馮玉祥擴軍，孫又升任騎兵第二師師長。
孫連仲注重部隊訓練，對軍紀要求甚嚴，他一直恪守馮玉祥為國民軍提出的“不擾民，真愛民，誓死救國”的要求，部隊因而受到當地群眾的稱讚和支持。1925年孫連仲部隨同國民一軍活動在京津地區，曾參加國民軍一、二、三軍會戰天津之役。1926年初，直奉聯合進攻國民軍，因南口大戰失利，孫連仲奉派攻打山西計劃也告失敗。後到寧夏，退回甘肅。
1926年9月，馮玉祥舉行“五原誓師”，宣布響應南方國民革命軍北伐。孫連仲任第十二師師長，又被馮玉祥委任為“全軍總執法”。1927年5月，馮玉祥任國民革命軍第二集團總司令，孫連仲以右路軍總司令率部在豫西一帶與直係吳佩孚作戰。1927年6月徐州會議後，馮玉祥將所部擴編為9個方麵軍。孫連仲初任第九方麵軍總指揮，後轉任第二方麵軍總指揮，並任北伐軍京漢前敵總司令，在豫北與奉軍作戰，斃傷敵兵萬人以上。1928年4月，孫連仲率部奉命入陝，7月奉調入甘，12月任青海省主席，8月接任甘肅省主席。
1930年孫率部進入河南，參加中原大戰。馮玉祥失敗後，西北軍擁鹿鍾麟為總司令，孫連仲為副總司令。10月18日，孫連仲在新鄉發出通電，聲明今後“擁護中央，和平統一建國，決不參加內戰”。接受蔣介石改編後被委為第二十六路軍總指揮。第二十六路軍下轄第二十五師（孫自兼師長）、高樹勛第二十七師、關樹人第一騎兵師。
1931年初，孫連仲任江西清鄉督辦，率領第二十六路軍參加對紅軍的第二次圍剿。同年7月，孫連仲部改任第二軍團總指揮，參與對紅軍的第三次圍剿，部隊接連打了敗仗，損失慘重。孫部駐寧都，北方兵水土不服，營中瘧疾、赤痢流行，孫本人染疾在南京治療。是年12月，趙博生和董振堂率部舉行“寧都起義”。蔣介石派陳誠陪同孫連仲去寧都收拾殘局。後保留第二十六路軍番號，編製縮小。1935年5月，孫連仲以第九路軍司令官率二十七師在江西新淦、永豐地區參加對紅軍的第四次圍剿。1933年9月，駐湖北麻城之第三十軍張印湘（原吉鴻昌部）不穩，孫連仲奉命以二十六路軍總指揮名義整理，得到蔣介石的稱許。1934年初，孫率第三十軍再到江西，駐永豐，蔣介石將第二十七軍、第四十二軍歸其指揮。是年，孫連仲參加對中央蘇區第五次圍剿。1935年初，孫又奉命率部到湖北追擊紅軍賀龍、肖克部。同年11月國民黨“五大”，孫連仲當選為中央監察委員。
盧溝橋事變爆發後，孫連仲部於1937年8月初奉命北上抗日。孫召集本部高級軍官會議，在會上慷慨陳詞說：“日本蓄意侵略我國已久，現國家命運已至最後關頭，吾人須以全力報效國家，挽救危局，以盡軍人天職！”8月6日，蔣介石命孫連仲為第二集團軍副總司令（總司令劉峙）兼第一軍團司令。8月10日，孫連仲率領第三十軍與第四十二軍在河北省房山及良鄉，與日軍作戰一個月零九天，日軍史稱：“涿州保定會戰”，實用兵力8.85萬人，戰死1488人，重傷4000人。後劉峙免職，孫連仲升第二集團軍總司令。10月11日，孫連仲率部在娘子關與日軍第二十師團作戰，10月14日，孫連仲派三十一師進攻娘子關舊關之敵，一度攻入關內；獨立第四十四旅在六嶺關附近與日軍展開遭遇戰，占領了六嶺關；二十七師也奉命向核桃園等地的日軍發起進攻。後二十六路軍主力被日軍增援部隊圍攻，二十七師傷亡殆盡。孫連仲一麵率部轉移，一麵指揮部隊向日軍進行英勇抵抗，擊退了敵人總攻。26日在日軍連續進攻下被迫放棄娘子關。在這次作戰中，孫連仲的第二十六路軍損失慘重，減員近4/5。
1938年春，魯南告急時，李宗仁之所以把這支武器裝備低劣、又尚未補整的“雜牌軍”放到台兒莊、運河一帶最重要的防守陣地，完成阻日軍南下的關鍵任務，是因為他對這支部隊的歷史和戰鬥力的深刻了解，“孫軍為西北軍舊部，最善於防守！”當時李宗仁的腹案是：讓第二集團軍在台兒莊部署防禦工事，發揮其防守的特長。著湯恩伯軍團讓開津浦路正麵，誘敵深入。利用敵人驕狂心態，設成圈套，請君入甕。待我方守軍在台兒莊防禦戰之最高效能之時，再命湯軍團潛進南下，拊敵之背，包圍而殲滅之。由此，台兒莊之戰，乃是一場包圍殲滅戰。
第二集團軍三十一師池峰城部自信陽北開，剛到許昌，立即被調到徐州歸湯恩伯第二十集團軍指揮。該部於3月19日到達徐州車站。全體官兵未下車就地待命。池峰城師長到徐州晉謁第五戰區司令李宗仁。
孫連仲注重部隊訓練，對軍紀要求甚嚴，他一直恪守馮玉祥為國民軍提出的“不擾民，真愛民，誓死救國”的要求，部隊因而受到當地群眾的稱讚和支持。1925年孫連仲部隨同國民一軍活動在京津地區，曾參加國民軍一、二、三軍會戰天津之役。1926年初，直奉聯合進攻國民軍，因南口大戰失利，孫連仲奉派攻打山西計劃也告失敗。後到寧夏，退回甘肅。
1926年9月，馮玉祥舉行“五原誓師”，宣布響應南方國民革命軍北伐。孫連仲任第十二師師長，又被馮玉祥委任為“全軍總執法”。1927年5月，馮玉祥任國民革命軍第二集團總司令，孫連仲以右路軍總司令率部在豫西一帶與直係吳佩孚作戰。1927年6月徐州會議後，馮玉祥將所部擴編為9個方麵軍。孫連仲初任第九方麵軍總指揮，後轉任第二方麵軍總指揮，並任北伐軍京漢前敵總司令，在豫北與奉軍作戰，斃傷敵兵萬人以上。1928年4月，孫連仲率部奉命入陝，7月奉調入甘，12月任青海省主席，8月接任甘肅省主席。
1930年孫率部進入河南，參加中原大戰。馮玉祥失敗後，西北軍擁鹿鍾麟為總司令，孫連仲為副總司令。10月18日，孫連仲在新鄉發出通電，聲明今後“擁護中央，和平統一建國，決不參加內戰”。接受蔣介石改編後被委為第二十六路軍總指揮。第二十六路軍下轄第二十五師（孫自兼師長）、高樹勛第二十七師、關樹人第一騎兵師。
1931年初，孫連仲任江西清鄉督辦，率領第二十六路軍參加對紅軍的第二次圍剿。同年7月，孫連仲部改任第二軍團總指揮，參與對紅軍的第三次圍剿，部隊接連打了敗仗，損失慘重。孫部駐寧都，北方兵水土不服，營中瘧疾、赤痢流行，孫本人染疾在南京治療。是年12月，趙博生和董振堂率部舉行“寧都起義”。蔣介石派陳誠陪同孫連仲去寧都收拾殘局。後保留第二十六路軍番號，編製縮小。1935年5月，孫連仲以第九路軍司令官率二十七師在江西新淦、永豐地區參加對紅軍的第四次圍剿。1933年9月，駐湖北麻城之第三十軍張印湘（原吉鴻昌部）不穩，孫連仲奉命以二十六路軍總指揮名義整理，得到蔣介石的稱許。1934年初，孫率第三十軍再到江西，駐永豐，蔣介石將第二十七軍、第四十二軍歸其指揮。是年，孫連仲參加對中央蘇區第五次圍剿。1935年初，孫又奉命率部到湖北追擊紅軍賀龍、肖克部。同年11月國民黨“五大”，孫連仲當選為中央監察委員。
盧溝橋事變爆發後，孫連仲部於1937年8月初奉命北上抗日。孫召集本部高級軍官會議，在會上慷慨陳詞說：“日本蓄意侵略我國已久，現國家命運已至最後關頭，吾人須以全力報效國家，挽救危局，以盡軍人天職！”8月6日，蔣介石命孫連仲為第二集團軍副總司令（總司令劉峙）兼第一軍團司令。8月10日，孫連仲率領第三十軍與第四十二軍在河北省房山及良鄉，與日軍作戰一個月零九天，日軍史稱：“涿州保定會戰”，實用兵力8.85萬人，戰死1488人，重傷4000人。後劉峙免職，孫連仲升第二集團軍總司令。10月11日，孫連仲率部在娘子關與日軍第二十師團作戰，10月14日，孫連仲派三十一師進攻娘子關舊關之敵，一度攻入關內；獨立第四十四旅在六嶺關附近與日軍展開遭遇戰，占領了六嶺關；二十七師也奉命向核桃園等地的日軍發起進攻。後二十六路軍主力被日軍增援部隊圍攻，二十七師傷亡殆盡。孫連仲一麵率部轉移，一麵指揮部隊向日軍進行英勇抵抗，擊退了敵人總攻。26日在日軍連續進攻下被迫放棄娘子關。在這次作戰中，孫連仲的第二十六路軍損失慘重，減員近4/5。
1938年春，魯南告急時，李宗仁之所以把這支武器裝備低劣、又尚未補整的“雜牌軍”放到台兒莊、運河一帶最重要的防守陣地，完成阻日軍南下的關鍵任務，是因為他對這支部隊的歷史和戰鬥力的深刻了解，“孫軍為西北軍舊部，最善於防守！”當時李宗仁的腹案是：讓第二集團軍在台兒莊部署防禦工事，發揮其防守的特長。著湯恩伯軍團讓開津浦路正麵，誘敵深入。利用敵人驕狂心態，設成圈套，請君入甕。待我方守軍在台兒莊防禦戰之最高效能之時，再命湯軍團潛進南下，拊敵之背，包圍而殲滅之。由此，台兒莊之戰，乃是一場包圍殲滅戰。
第二集團軍三十一師池峰城部自信陽北開，剛到許昌，立即被調到徐州歸湯恩伯第二十集團軍指揮。該部於3月19日到達徐州車站。全體官兵未下車就地待命。池峰城師長到徐州晉謁第五戰區司令李宗仁。