加入杨虎城部队,任排长、军事教官、营长等职。1926年，随杨虎城军进入西安，死守西安八个月，打退吴佩孚部刘镇华的围攻。1926年11月，任国民军第十军二师混成团团长。1929年11月，赵寿山任国民革命军第十七路军十七师五十一旅旅长。1930年，参加中原大战，对冯、阎作战，1930年12月，所部进驻汉中。1932年秋，红四方面军由鄂豫皖苏区转移川陕，赵旅被其击溃。此后，与红四方面军建立联系，订立互不侵犯的秘密协定。1935年10月起，他先后到北平、南京、上海，结交杨明轩、杨晓初等。1936年回陕，向杨虎城