这年10月，赵登禹率所部随援陕总指挥孙良诚由甘肃出兵，进军陕西，以解被围于西安的国民军杨虎城军部。经过激烈的战斗，11月27日，西安之围被解。这样冯玉祥在五原誓师后，又迅速重新控制了西北地区，势力也得到进一步的扩展。同年底，冯玉祥部被武汉国民政府改编为国民革命军第二集团军，冯玉祥任总司令，所部迅速扩编。次年初秋，赵登禹升任旅长。
1927年春，赵登禹率部东出潼关，参加攻打河南的战斗，转战于焦作、新乡等地，与奉系张作霖部作战。次年，赵登禹升任扩编后的冯玉祥部第二十七师师长。1928年初，南京国民政府决定继续北伐，以彻底击垮奉系张作霖势力。
冯玉祥部担当沿京汉线向北作战的任务，赵登禹没有参加这次作战，而是在宋哲元等的指挥下，参加了剿灭奉系张作霖勾结的樊钟秀等河南地方土匪武装的作战。
之后，赵登禹又参加西征解西安之围的作战。当时驻守西安附近的原国民军李虎臣部与樊钟秀秘密相约，共同投靠张作霖，樊钟秀在河南起兵作乱，李亦纠集陕西的一些小军阀突然包围西安城。赵登禹等西征部队日夜兼程，迅速赶至西安，经激烈的战斗，击溃围城的变乱部队，解西安之围。此后又分散出击，追剿溃散的叛军及当地的一些土匪武装。
在凤翔，赵登禹部与兄弟部队一起包围了党毓昆(绰号“党拐子”)的土匪武装。在经过一段时间围困及肃清外围的战斗后，于8月初发起最后攻击。赵登禹身先士卒，挥舞大刀冲杀在前，一举全歼土匪武装，攻占凤翔城。
