，再次出关投杨增新，遂成吉木乃骑兵独立连连长。不久，俄国白军一千余人溃逃至吉木乃，只有一连兵力的张培元令士兵在战壕前沿排列石堆，再在石上置放军帽以作疑兵。白军以为中方兵员充足，不敢进攻。张培元又叫当地一名叫郭永隆的商人，冒充容貌相似的新疆乌鲁木齐专员桂芬，狐假虎威与白军头目交涉，骗得白军引兵远去。因此功，张培元从连长提升为团长。
击败马仲英.1928年7月，杨增新被刺杀后，时任讲武堂教官的张培元因拥戴金树仁，被升任旅长兼新疆政府军事处处长，次年，接替被调到焉耆道的伊犁镇守使牛时