回广州策动张黄事变，兵败后调任第二十六师师长。直到张发奎于1932年下野出国，黄镇球得到张发奎资助，到德国进修当时在国内尚属新鲜军事学术的防空学。1934年春季回国不再回到粤系部队，转投中央，得到保定同学周至柔、陈诚、薛岳、邱炜大力引荐，到南昌行营晋谒蒋中正，逢航空署署长徐培根因案下台，接任空出来的防空学校校长，军委会办公厅新设防空处兼任处长。1934年11月21日在南京举行防空演习，1940年国府将11月21日定为防空节。抗战时期，以免服兵役为条件，开办起庞大的对空监视哨情报网络。军政部下设防空总监部。