同年秋，刘镇华经阎钖山的介绍，复归张作霖、吴佩孚的联盟。刘镇华以吴佩孚所封的“讨贼联军陕甘军总司令”名义，率镇嵩军进攻胡景翼的后继者岳维峻，并获胜。此后，他以压倒性兵力围困杨虎城、李虎臣、卫定一等据守的西安，但未能攻破。1926年（民国十五年）9月，五原誓师后，冯玉祥率国民军主力进行反击。刘被陕西的国民军和从绥远出击的国民军主力夹击而大败。此后，刘镇华见直系与奉系败意浓厚，便投降了冯玉祥。刘的军队被改编为国民革命军第8方面军，参加北伐。北伐结束后，刘任阎钖山指挥下的第11路军总指挥，因冯玉祥、阎钖山同