部参加了北伐战争着名的汀泗桥战役,继而激战玛瑙岭、贺胜桥、武昌城、德安马回岭。1926年10月晋升蒋光鼐第10师副师长。1927年春宁汉分裂时,范汉杰和第一军军长陈铭枢、第10师师长蒋光鼐一起投奔南京政权，给蒋介石留下了好印象。随后,范汉杰调任第十师少将副师长、浙江省警备师师长。是黄埔同学中最早升任师长的人。警备师编入陈铭枢的第11军，1927年8月范汉杰调任李济深部第八路军总指挥部任中将高参，得李济深鼎助被派赴日本考察军事。1928年转赴德国学习和考察军事，1931年夏回国。1932年任第十九路军