1916年，护国战争爆发，车震已升为旅长，率第三十九旅至湖南长沙以镇压护国军。当时湖南将军汤芗铭将第三十九旅扩编为湖南陆军第一师，师长车震，张自忠被委任为军官，任师部幕僚。但该师旋即被湖南护国军第一师击败，所部瓦解。张自忠遂改投冯玉祥第十六混成旅，历任排长、连长、营长等职。
中年经历.1924年，张自忠任团长，参与第二次直奉战争。1926年，任第十五混成旅旅长，入山西与晋绥军作战。因战事不利，恐为其直属长官、第六师师长石友三所害，遂率部入晋（但并未加入晋军）。直到1927