923年回国后，历任陕西陆军第一师参谋、河南陆军训练处战术教官、黄埔军校第四期战术总教官、国民革命军第六军第十九师五十六团团长等。1927年4月，程潜恢复国民革命军第六军后，张轸出任第十八师师长，后又升任副军长兼师长。七·一五事变后下野。1930年，在刘镇华之邀下出任第十一路军六十四师参谋长。1932年，因与刘不和而辞职。1935年，前往南京军政部任职。1937年出任豫北师管区司令。抗日战争期间，任第一一〇师师长、第十三军军长、陆军补充兵训练总处处长等。1941年，出任第十一集团军副总司令兼第六十六军军长。