农红军的第三次围剿中，突然脱离部队，逃往天津。以后，高树勋同中国共产党秘密联系。1933年（民国22年），高树勋参加了冯玉祥在察哈尔组织察哈尔民众抗日同盟军，任察哈尔民众抗日同盟军第2挺进军司令。1937年（民国26年）抗日战争全面爆发后，高树勋任河北省保安处处长、河北游击总指挥。1939年（民国28年）2月，任察哈尔省政府委员。1940年（民国29年）12月，由于石友三企图投降日本，高树勋奉蒋介石的秘密命令，逮捕并活埋了石友三。1941年（民国30年）1月，升任第39集团军副总司令。同年5月，兼任新编