晋绥军在北伐战争后的编制
1927年4月10日，阎锡山宣布废除北洋政府所任命之山西“督军”，改称“晋绥军总司令”，将所部山西、绥远各军队改编为晋绥军，阎锡山自任总司令。撤销南北镇守使， 并下令取消督办名义，以晋绥军总司令名义统辖军民两政。不久，又将原17个师统编为 8个军。
阎锡山晋绥军编制序列（1927年）
第一军 军长 商震
第一师 师长 李培基
第三师 师长 杨士元
第二军 军长 杨爱源
第二师 师长 赵承绶
第六师 师长 孙楚
第三军 军长 徐永昌
第一旅 旅长 黄胪初
第二旅 旅长 黄德馨
骑兵旅 旅长 吕汝骥
炮兵团 团长 梁鉴堂
第四军 军长 谢濂
第四师 师长 傅作义
第十师 师长 卢丰年
第五军 军长 傅汝钧
第五师 师长 傅汝钧（兼）
第十六师 师长 吴藻华
第六军 军长 傅存怀
第十一师 师长 杨效欧
第十三师 师长 丰玉玺
第七军 军长 阎锡山（兼）
第十四师 师长 李服膺
第十五师 师长 李生达
第八军 军长 谭庆林
骑兵第三师 师长 孙长胜
骑兵第六师 师长 杨兆林
第十七师 师长 孟兴富
警卫旅 旅长 杜春沂
手掷弹旅 旅长 张振万
6月，阎锡山接受蒋介石“北方国民革命军总司令”的委任，悬挂青天白日旗，改晋绥军为北方国民革命军，正式出兵北伐，加人讨奉序列。
1928年1月，蒋介石复任国民革命军总司令。2月15日，蒋在徐州主持军事会议，决定改编军队，成立4个集团军：第1集团军由蒋兼任总司令；冯玉祥部改编为第2集团军，冯任总司令；取消北方国民革命军名义，晋军改编为第3集团军，阎锡山任总司令；两湖的桂军改编为第4集团军，李宗仁任总司令。
3月，蒋下令各集团军进行北伐时，晋军加人了北伐军序列。4月26日，阎锡山指挥其第3集团军，兵出娘子关，从侧翼向奉军发起攻击，至5月9日，先后攻占平山、石家庄等地。而后，主力沿京汉路正面北进，至5月13日，相继攻占下花园、保定等地。奉军无力抵抗，退至关外。
6月8日，晋军进占北京。随即，和平接收天津。6月11日，蒋介石到达北京，将北京改为北平，委任阎锡山兼平津卫戍总司令， 以张荫梧为北平警备司令，傅作义为天津警备司令，商震任河北省主席，赵戴文为察哈尔都统，徐永昌为绥远都统。至此，晋、冀、察、绥4省区及平、津两大城市，都成为阎锡山的天下。
北伐胜利后，闾锡山的第3集团军与冯玉祥的第2集团军、李宗仁的第4集团军各据一方，与蒋介石的第1集团军形成分庭抗争之势。蒋介石对冯、阎、李等地方实力派采取各个击破的策略。1929年3月26 日，蒋介石以国民政府名义下令讨伐桂系。
27日，蒋桂战争在皖鄂边境爆发。29日，阎锡山通电拥蒋讨桂，最后桂系彻底失败。随后，蒋又下令讨冯。此时，阎锡山为保全自身实力，与蒋勾结，对冯玉祥施加压力，冯部撤回潼关。蒋、冯战争，以冯军的失败而告结束。
在此期间，阎锡山看到了蒋介石消灭异己的做法，击败李宗仁和冯玉祥后，下一个目标就会轮到自己了。因此，他在桂、冯与蒋鏖战之时， 借机进行第4次扩军备战，陆续将部队扩编为10个军，4个保安纵队，4 个骑兵师,7个炮兵旅。
1930 年2月，蒋介石以在郑州召开军事会议为名，企图让部下出面诱捕阎锡山，导致了蒋阎之间矛盾激化。阎利用金蝉脱壳之计逃离郑州后，决定联冯反蒋。2月26日，阎锡山来到建安村会见冯玉祥，达成联合反蒋的共识。28日，阎、冯同返太原，当日即参加各方反蒋代表34人出席的军事会议。
会议通过晋陕两军同时出发，以合力攻平汉、津浦两线等8项决议。3月11日，冯玉祥在潼关召开师长以上将领会议，宣布联阎讨蒋。14日，阎、冯、桂军将领57人通电劝蒋下野。3月21日，阎、冯公开发出了倒蒋通电，全国各个反蒋的大小军阀陆续通电响应。
4月1日， 阎锡山、冯玉祥分别在太原、陕州就任总、副司令之职，并决定在北平组织军政府。蒋介石于4月5日正式下令，免阎锡山的本兼各职，着各省政府各军队严拿惩办。蒋介石亲自调集大军组成第1、第2、第3及预备军团，分头迎击讨蒋军的进攻。5月9日，蒋介石坐镇徐州，下达总攻击令，中原大战爆发。
战争初期，形势对阎、冯是有利的。晋军占领济南，蒋介石本人在柳河车站险被冯军俘虏。但是，由于指挥失当，配合不力，致使冯、阎会师徐州的计划未能实现。8月1日，蒋军全面反攻，战局急转直下，向着有利于蒋的方向发展。9月18日，在大战日趋明朗时，坐山观虎斗的张学良，通电拥蒋，率兵入关，占领平津地区。反蒋军措手不及，迅速瓦解，冯军部分将领叛冯投蒋。11月4日，冯、阎通电下野，中原大战结束。
