924年（民国13年）初，任山东省统计讲习所所长。1925年，再赴日本考察。
国民政府的活动.1926年（民国15年）归国，王大桢参加国民革命军的北伐，被编入湖南唐生智的国民革命军第8军，历任第8军第2师参谋、第35军参谋长、安徽省军事厅长。宁汉分裂后，他转投蒋介石，任国民革命军总司令部参议。1928年（民国17年）5月3日济南事件爆发，他任驻日特派员，赴日本交涉。归国后，任外交部条约委员会顾问。1931年（民国20年）九一八事变爆发，王大桢任东北外交研究委员会宣传主任，兼任国