穆楚克栋鲁普（徳王）创设蒙古军总司令部，李守信参与创设，任副总司令兼军务部长。5月蒙古军政府成立，他任参谋部长。后来他兼任军政府总裁幇办及第1军军长。他通过日本的援助，扩充了蒙古军。11月，德穆楚克栋鲁普和李守信率蒙古军、王英率「大汉义军」进攻绥远。在傅作义、宋哲元反撃下，他们失败，被迫撤退（绥远抗战）。撤退后，蒙古军总司令部设立，德穆楚克栋鲁普任总司令，李守信任副司令。1937年10月，在日军的援助下，蒙古联盟自治政府成立。其后，李守信升任蒙古军总司令。1938年7月，他当选蒙古联盟自治政府副主席。1