入王占元所率的北洋陆军近畿第2镇，任步兵队第5标教官。民初时代，第2镇改编为第2师，驻扎湖北省。孙传芳逐渐升至第3旅旅长。1917年（民国6年），被任命为第21混成旅旅长。1920年（民国9年）7月的直皖战争中，孙传芳随直系的王占元俘虏了皖系的长江上游总司令吴光新，孙传芳随后接任长江上游总司令。1921年（民国10年）8月，王占元在湖北省失势。孙传芳接任第2师师长，成为两湖巡阅使吴佩孚的部属。
直系强人.1922年（民国11年）4月的第一次直奉战争后，孙传芳成为直系成员，公开要