1926年（民国15年），牟中珩加入张宗昌率领的直鲁联军，并升任团长，但因对部队的维持费供给不满而下野。1927年（民国16年），吴佩孚手下的于学忠转任镇威军第20军（奉系）军长，牟中珩被起用为参谋。翌年6月，牟升任东北保安司令长官公署参谋处长。当时张宗昌企图东山再起，开始在滦州集结军队，牟中珩奉张学良之命将其包围歼灭。张学良东北易帜后，于学忠和牟中珩加入国民革命军。
西安事变与抗日战争.1930年（民国19年）8月，牟中珩任东北陆军第23旅上校参谋长。同年9月中原大战中，为支持