，佟凌阁随冯玉祥加入国民革命军，参加北伐。1927年（民国16年）任甘肃陇南镇守使兼代理甘肃督办。冯玉祥被任命为国民革命军第二集团军总司令后，佟凌阁被任命为第11军军长。佟凌阁部被马仲英军包围，损失很大，为北伐作出了贡献。1928年起，佟凌阁历任国民革命军第二集团军第35军军长、暂编第11师师长。1928年北伐结束后，冯玉祥同蒋介石发生对立，佟凌阁同蒋军交战，最终败北。其后，佟凌阁担任宋哲元领导的第29军的副军长兼军官教导团团长。1933年（民国22年）长城抗战中，佟凌阁辅佐宋哲元进行战斗，取得喜峰口大