介石委任阎锡山为太原绥靖主任。1932年2月19日，阎锡山返回太原，任命孙楚为大同警备司令。此后，孙楚任三十三军军长兼正太护路军司令。民国23年（1934年）夏，孙楚任庐山军官训练团第二期第三营营长。1935年春，孙楚任陕北剿匪第三防守区司令，率部协助张学良围剿陕北红军。4月，他获得蒋介石授予中将军衔。1935年冬，他负责督修沿黄河碉堡工程，以阻止红军东渡黄河。1936年2月，他参加旨在策划围剿红军的南京军事会议。2月20日，红军东渡进入山西，此后5日内便击溃了阎军的5个团，俘虏阎军1200多人。阎锡山急电