廖磊仍坚持支持新桂系。廖磊帮助留在中国北方的白崇禧回到广西后，为抗议蒋介石而辞职下野。1930年，廖磊应白崇禧邀请，回到广西省，任护党救国军（新桂系的军队）前敌总指挥部参谋长。3月，护党救国军第1方面军改组，廖磊任第1方面军第7军副军长兼参谋长，在中原大战中同蒋介石军队交战。中原大战新桂系等反蒋派败北，廖磊在广西成功击退了进攻广西的卢汉的滇军（属于亲蒋派）。1931年（民国20年）1月，廖磊升任第7军军长，驻扎柳州。新桂系统治广西期间，廖磊是军事统制方面的有力人物。1929年末中国共产党（中国工农红