1929年5月15日，刘郁芬、宋哲元、孙良诚、韩复榘等通电拥冯玉祥为护党救国西北军总司令，参加第一次蒋冯战争，因韩复榘、石友三叛变失败。6月25日冯玉祥被阎锡山软禁于山西，冯密令宋哲元代理第二集团军总司令，直接向南京政府交涉。7月24日西北将领宋哲元、刘郁芬等通电，愿为国效命，宋哲元派参谋长到南京，表示西北军接受中央指挥，要求接济军饷，实际上是向阎锡山施加压力。10月9日，宋哲元、刘郁芬、孙良诚、石敬亭、孙连仲、庞炳勋、张维玺、刘汝明等电阎锡山、冯玉祥，指责中央施政不顾民生、用人不求贤能、财政不公开、政治不廉洁。10月10日，宋哲元领衔西北军将领再次通电历数蒋中正六罪状，即日出兵四十万讨伐，请冯玉祥复任国民军总司令，由宋哲元代，推阎锡山、冯玉祥为国民军总、副司令（宋为前方总司令，石敬亭为后方总司令，孙良诚为前敌总指挥，11日兵分三路向河南进军，蒋介石下令讨伐西北军，国府将宋哲元等“着即免职，缉拿惩办”。10月12日孙良诚、庞炳勋部入洛阳，13日宋哲元的总指挥部由西安迁潼关，阎锡山背约按兵不动，15日孙良诚军越巩县东进，与唐生智第五路军接战，18日西北军袭郑州，被第五路军击退，24日张维玺、田金凯进攻鄂北，25日宋哲元进洛阳，并发出总攻击令，孙良诚、魏凤楼分向登封、临汝进攻，与中央军刘桂堂、魏益三等师接触，26日庞炳勋部与刘兴部激战于黑石关，28日蒋介石自南京赴汉口督师，并发讨伐西北军誓词及通电，中央军开始向西北军总攻击，30日宋哲元被南京开除党籍，围攻临汝之西北军张自忠、魏凤楼部被击退。11月9日，西北军宋哲元率魏凤楼、冯治安部与中央军徐源泉师剧战于临汝，11日西北军三路向密县、郏县、临汝反攻，15日中央军下总攻击令，与西北军在登封剧战，由于西北军内部不和（前敌总司令孙良诚不服宋哲元指挥），宋疑孙良诚与蒋介石有勾结，遂下令撤兵，阎锡山截留其弹药，西北军败退陕西。12月4日，唐生智、宋哲元、刘文辉等七十余人通电主息内争以对俄，实行反蒋，5日宋哲元、孙良诚等电石友三表示援助，但石友三和唐生智先后失败，17日宋哲元等通电推鹿钟麟为代理总司令，西北军所部编为三个军团，30日中常会议决开除宋哲元、石敬亭、鹿钟麟等党籍。

    1930年1月3日西北军自洛阳退新安，宋哲元等西北军将领在潼关会议，准备以武力进攻阎锡山，阎惊恐之下主动表示反蒋，释放冯玉祥回潼关。3月16日，冯玉祥任宋哲元为第二方面军（总司令鹿钟麟）第四路总指挥（每路辖三师），17日免兼陕西省主席。4月1日，阎锡山就任“中华民国军”总司令，宋哲元任第四路军总指挥，5月中原大战爆发，宋哲元在冯玉祥指挥下在陇海线激战。9月7日杨虎城占领河南鲁山，击败西北军刘汝明部，冯玉祥调宋哲元军开豫西，18日东北军入关助蒋，反蒋部队闻讯迅速失败。10月11日徐源泉部占领洛阳车站，冯军宋哲元西退，第七军杨虎城追击，16日宋哲元等自焦作通电表示“遵令撤防”，“ 军事善后如何妥筹收束，谨当静候公平措置”，17日徐源泉部占领洛阳，宋哲元西退，杨虎城步步进逼，24日刘郁芬、宋哲元电马福祥、张之江，请停止军事行动，25日杨虎城部冯钦哉师占领潼关，宋哲元部退往山西。11月16日，宋哲元、孙良诚等二十六人电蒋中正、张学良，谓阎已下野，请祈训示，12月17日自山西到天津谒张学良，经萧振瀛奔走贿赂，24日张学良允令宋哲元招拢西北军残部组成一个军。