1920年，直皖战争结束，陕军进入甘肃，经过与甘肃地方武装的战斗，皖系汉四镇中张兆钾部、裴建准部被兼并，孔繁锦部、吴桐仁部被消灭，回四镇中马鸿宾撤往绥远与马福祥、马鸿逵部合流，马麒降服暂时被保留青海治权，马廷勷、马璘两部被消灭。
1922年，第一次直奉战争之前，西北军兵进青海，逼迫马麒、马麟两部宁海军东出加入直军，并利用青马的武力胁迫胡景翼、井秀岳部东出加入直军；同年，西北获得德州兵工厂全部机器设备。
1925年，国民第三军孙岳部进犯陕西，作为报复，西北军开进绥远。
1927年，为了援助吴佩孚，西北军控制路西，并拆走全套巩县兵工厂。
1928年，西北易帜，加入国民政府；同年，接到西北警告的张作霖临时更换乘坐的车厢，结果在皇姑屯事件中受到重伤幸而未死，并使日军侵占东三省的图谋化为泡影，河本大作大佐因此，受到军事审判，退出现役。
1929年，在戴季良的劝说下，缠绵病榻的张作霖隐身幕后，张学良出任东北军总司令并宣布易帜。
1930年，中原大战，西北军因为西北大旱缘故并未参战，仅以装备资金支援阎锡山、冯玉祥等部，东北军和西北协调立场，也暂时未加入。
稍后，归德失守，阎、冯败局已定，西北和东北联袂进关，西北获得河南，并以维护晋军为名暂时控制山西，将太原兵工厂全部机器和技术人员迁往西北腹地。
东北军获得察哈尔、河北、山东，并收编宋哲元、石友三、庞炳勋、杨虎城、孙连仲等部；蒋则收编了吉鸿昌、刘茂恩、魏益三、韩复榘等部。
1931～1932年，四川内战连场，西北军以平息四川内战安定四川人民为名于33年初进川，相继击败四川各路军阀，迫使各部向西北投降。
当年下半年，为了安抚四川各路军阀，西北唆使川军入黔，以杨森代替王家烈出任贵州省主席；在西北和川中军阀南下的威胁，龙云被迫投靠西北，云南从此在军事、政治、经济各方面成为西北的附属。
同样迫于西北和川军南下的威胁，李宗仁、白崇禧与西北达成同盟协定；随后西北又驱川军东出，摄取湘西北和鄂西北、鄂西南，与重庆等地组成渝州省。
川军的大举东出，让蒋介石产生误判，认为西北准备进行席卷全国的尝试，于是匆忙调动中央军及张钫、刘茂恩、夏斗寅、何健、岳维峻等部云集湖北、湖南两省进行封堵，结果导致第三次围剿彻底失败。
1933年下半年，国民政府攻击戴季良的军阀作为导致反赤失败，宣布永远开除戴季良国民党党籍，但是由于十九路军在福建发动兵变，两广实力派有进一步参与的迹象，南京被迫与西北进行协调。
最终，戴季良于34年年初宣布下野出洋交换刘湘为湖北省主席（西北实质控制汉阳兵工厂）、刘文辉被任命为鄂豫皖剿匪总司令，至于邓锡侯和田颂尧、李家钰、罗泽洲、赖心辉、刘存厚等部则分别调入福建、湘赣闽等地区征剿第十九路军和各路红军。
1934年3月，久卧病床的张作霖病死，张作霖死前给张学良留下了庞大的基业，就当时而言，国内三大主要派系中，东北军的财力最为强盛，能生产各型火炮和全部轻武器，只有飞机、坦克、军舰等少数重型装备需要进口。
而国防军的重工业、化工业、电力工业、机床和机加工国内第一。
因此，所有军事设备也以自产为主，对外主要引进技术和生产专利，只有蒋系中央军财力最弱、工业能力最差，火炮、飞机、坦克、军舰全不能自产，必须外购（粤系日后在德国帮助下建成的潖江炮工厂也能生产德系的105mm榴弹炮、75mm野战炮和37mm战防炮）。
1934年5月，在旁人的挑唆下，张学良枪毙了杨宇霆、常荫槐，随后有宣布收回中东路，结果在中东路事变中，近10万东北军最精锐的部队被苏联红军消灭，东北军的脊梁骨就此被打断。
1935年8月，由于张学良大量抽取北平、天津、山东、河北等关内地区的财政收入充作出兵中东路的军费及复建东北军的经费，导致中原大战后由东北军收编的宋哲元、石友三、庞炳勋、杨虎城、孙连仲、马麟等部窘迫异常。
结果石友三和马麟等部在日本间谍的挑唆下联合孙连仲等人起兵反张，为了镇压石友三的反叛，张学良调集辽宁地区的东北军主力入关平叛，最终被日本关东军抓到机会策动了九二八事件。
此时，蒋介石的第五次围剿已经到了最紧要的关头，根本没有余力支援东北军收复东北，不得已，只能默认戴季良回国主持西北大局并援助东北方面。
1935年10月中旬，戴季良返回西安，11月初，经戴季良斡旋，阎锡山返回山西；随即西北出动航空队增援锦州（连续轰炸沈阳机场和沈阳兵工厂）1935年底～1936年初，鄂豫皖苏区和中央苏区相继失败，共产党主要领导人相继逃亡苏联，只剩下少量游击队还在南方山区坚持。
1936年初，日本挑起淞沪事变。
1936年中，日军进攻热河，汤玉麟部不战而逃，受热河失守的牵连，张学良宣布下野，并将察哈尔交给杨虎城、将河北交给了宋哲元（河北南部实际留给东北军驻军）。
随后蒋介石又将原安徽省主席韩复榘调到山东，将亲信张治中任命为安徽省主席、顾祝同为江苏省主席、熊式辉为江西省主席、陈仪为福建省主席、朱家骅为浙江省主席。
同时南京策动两广事变，意在控制广东这个财政大省，结果陈济棠虽然去职，但桂系并未顺服，反而与西北密切了联系。