江西省丧失，褚玉璞随张宗昌转投奉系。此后，他历任第3混成旅第50团团长、第28混成旅旅长。1926年（民国15年），他任直鲁联军第1军副军长兼前敌总指挥，击破冯玉祥的国民军。因此功绩，他被任命为直隷军务督办兼直隷省长。1928年（民国17年）奉系在同中国国民党的北伐军作战中败北，他随张宗昌下野。此后，他随张宗昌在山东省胶东一带活动，企图东山再起。1931年（民国20年）他被以前的部下、国民革命军第21师师长兼山东省政府委员刘珍年在胶东捕获，后被活埋。享年45岁。
轶事.褚玉璞于民