还兼任中国国民党热河省党部常务委员。此后他历任国民政府首都建设委员会委员、东北政务委员会（后改组为北平政务委员会）委员、军事委员会北平分会委员。1931年（民国20年）在张学良的指挥下镇压蒙古族的嘎达梅林起义。1932年（民国21年）2月，汤玉麟在满洲国独立宣言上署名。1933年（民国22年）3月，热河战役发动后，面对日本军的第8师团，汤玉麟部溃败，汤玉麟逃到天津。3月3日日军分三路进攻热河省会承德，先头部队128名骑兵出现在承德城外，汤玉麟留下孙殿英部抵御日军，3月4日汤玉麟率省政府机关人员撤出热河退