Geyr blieb auch nach dem Friedensschluss in der Armee und wurde in die Reichswehr übernommen. Er war unter anderem Lehrer an der Infanterieschule in München und stieg als Kommandeur verschiedener Kavallerieverbände und in Generalstabsverwendungen stetig auf; 1932 wurde er Oberst. Von 1933 bis 1937 war er Militärattaché, seit dem 1. Juli 1935 auch Luftattaché, in Großbritannien, Belgien und den Niederlanden mit Sitz in London und wurde während dieser Zeit zum Generalmajor ernannt (1. September 1935). Während der Rheinlandkrise 1936 sandte Geyr Berichte nach Berlin, in denen er davor warnte, die Briten zu unterschätzen, und auf die Gefahren von Hitlers politischem Abenteurertum hinwies. Dies brachte ihm eine Rüge des Kriegsministers Werner von Blomberg ein und war vermutlich der Grund für Hitlers Misstrauen gegen Geyr.