1892年10月29日佟麟閣生於農民家庭。他幼時就學於舅父胡老先生門下，讀經史，其父母常憤然教育他要發憤讀書，將來為國家振興而努力。在他17歲那年由舅父介紹在當地縣官署謀得一個筆帖士的職位，每月領取微薄的收入補貼家用。1900年7月，高陽居易水之南，保定府之東，慘遭八國聯軍之日軍的大肆燒殺擄掠。閭里成墟，百姓流離夫所，困苦之情，不堪言狀。當時8歲的佟麟閣親眼目睹國家的屈辱與人民的苦難，從此萌發時投筆從戎，遂萌救國之念。1907年，由父母作主，與本縣八果莊農民女兒彭靜智（1889—1968，文革中被迫害致死）結婚。
1908年十六歲時，經友人介紹到高陽縣縣公署當繕寫。瀏覽高陽縣誌，知高陽為燕王高陽君之故城。燕趙自古多慷慨悲歌之士，徵匈火虜，代出奇偉義烈之人，其正氣蓬勃，深為轔閣所敬仰。自此他奮然以天下為己任，立志從軍。
投筆從戎
1911年11月，馮玉祥、王金銘、施從雲等舉行灤州起義，沉寂的北方，一時革命空氣瀰漫。第二年，在陸建章手下任前營營長的馮玉祥奉命到河北省景縣招募新兵，佟麟閣慕馮玉祥愛國之名，毅然投筆從戎，為左哨哨兵，旋為哨長。
1913年，馮玉祥任備補軍左翼第一旅旅長兼第一團團長時，把基督教引入軍中，作為練兵的補助方法。此時佟麟閣在第一團當排長，他深受耶穌力救世人而受苦致死的精神所感召，篤信耶穌，抱定要象耶穌那樣為久受苦難的華人而犧牲的信念，克盡軍人保國衛民的天職。馮玉祥曾在《模範軍人問答》中這樣評價佟麟閣：“他是一個極誠篤的基督徒。能克己，能耐苦，從來不說謊話。別人都稱他為正人君子。平素敬愛長官，愛護部下，除了愛讀書。沒有任何嗜好。”他在高階教導團學過一年高階戰術，對於學術肯費工夫束研究。
成為將領
1914年。佟麟閣任第十六混成旅第一團第三營第二連連長，駐防陝西。趙登禹在該連入伍。佟見趙驍勇過人，遂結生死之交，後來趙當了馮玉祥的隨從衛兵。1917年，駐防廊坊，參加馮玉祥領導的“廊坊起義”。張勳被擊敗後，佟麟閣任第一團第一營副營長；1920年，任第四團的營長，駐防湖北；不久又調駐信陽。在駐信陽時，馮玉祥部因不屬直系，又未參加直直皖戰爭，而得不到吳佩孚的薪餉供應。官兵以鹽水和雜糧勉強度日。佟麟閣常以“餓死事小，失節事大”和“真愛民，不擾民”的道理，勉勵該營官兵，嚴守軍紀，同甘共苦，共度難關。他還帶領全營兵為信陽城區，翻修街道，兩旁值樹，造福於民。1921年，馮玉祥入陝打敗陝西督軍陳樹藩後，第十六混成旅擴編為陸軍第十一師，佟麟閣在該師第二十二混成旅第一團任營長。
1922年，第一次直奉戰爭起，馮玉祥打敗河南督軍趙倜，自任河南督軍後，即擴充和整頓軍隊，編練了兩個補充團，每團兩千人，佟麟閣升為團長，隸屬宋哲元的第二十五混成旅。不久，馮玉祥任陸軍檢閱使，部隊開駐北京南苑。佟麟閣任第二十五混成旅第一團團長，在馮部的“陸軍檢閱使署高階教導團”帶職受訓一年。他勤奮學習，名列前茅。每日課畢，仍然不顧疲勞地處理團務，受到好評。1924年，佟麟閣升任陸軍第二十五混成旅旅長。
馮玉祥在第二次直奉戰爭中，發動北京政變，佟麟閣前往增援。孫嶽部攻取保定，一戰而擊潰曹部，使得徐永昌、龐炳勳兩部合圍保定，迫使曹世傑開城投降。10月24日，馮玉祥抵京，決定組織國民軍。佟麟閣任該軍第十一師二十一混成旅旅長。1925年蘇聯顧問來到國民軍，擴大編制，把步兵編為十二個師。佟麟閣升任第四師師長。
奉軍郭松齡因不滿張作霖勾結日本，率部起義，密約馮玉祥聯合反張。馮玉祥命令佟麟閣第四師與宋哲元進攻熱河。佟麟閣在佔領灤河後。馮玉祥任命他為灤河防守副司令(司令為鄭金聲)。12月，佟麟閣又參加天津戰役，消滅奉系軍閥李景林。
討伐軍閥
1926年，段祺瑞等藉口國民軍“赤化”，組織討赤聯軍，糾集五十餘萬之眾分五路向國民軍進攻。4月15日國民軍被迫撤出北京，主力退守南口附近。此時馮玉祥已赴蘇聯考察。由張之江任國民軍總司令。佟麟閣任國民車第十一師師長。該師轄第三十一、三十二、三十三旅。佟麟閣與劉汝明的第十師防守南口，青龍橋、延慶一帶陣地，張作霖、吳佩孚聯介山西閻錫山等集中優勢兵力，配備坦克、鋼甲車新式武器，向第十一師與第十師發起猛攻，戰事持續半年之久。
佟麟閣在接受防守南口、延慶方面的任務後，即召集有關人員研究作戰方案。他對形勢的分析是：第一，吳佩孚等倒行逆施，早巳引起華人公憤。這一次時赤，師出無名，得不到老百姓的擁護。第二、吳佩乎、張作霖、閻錫山三家是合股公司，各有各的打算。打了勝仗，他們能夠暫時湊合在一起，一旦打了敗仗，就會出現矛盾，甚至於各奔前程。第三，南口一帶形勢險要，我們居高臨下，以逸待勞，有制敵取勝的把握。據此只要選好陣地，巧妙地構築工事，善於捕捉戰機，用各種辦法消耗敵人，打擊敵人，完全可以少勝多，堅守陣地。
他詳細察看了地形，經過研究後決定：(一)構築兩個陣地，一真一假，在假陣地設定著軍裝的草人，若隱若現地作瞭望或守備陣地的狀態；用各種粗細樹幹，塗上保護色，偽裝成各種火炮；在其間也配置一定數量的真炮，間或用以向敵人射擊，以迷惑敵人。(二)在陣地前和陣地間的開闊地上設定地雷區和陷阱，阻敵坦克進攻。只要敵先頭坦克觸雷，後面的坦克稍為遲疑的瞬間，則集中炮火向坦克及其後面的步兵轟擊。(三)根據南口有電源的有利條件，在陣地前架設電網兩條：第一條上安裝照明裝置，如電網上的燈光熄滅，即知敵人破壞了第一條電網，等到故人進入第二條電網之時，把閘門一開．使來犯的敵人觸電死亡。(四)在主陣地前方三、四十米處，依據地形情況構築強固的地堡群，在每個地堡裡配備兩挺機槍。(五)敵人如果同時開出三、四列鋼甲車向我陣地轟擊，我利用居高臨下的有利地形，用四十噸的車皮滿裝石子，由青龍橋車站迅速滑下，兩車相撞，使敵人車毀人亡。
在作戰中，佟麟閣靈活地運用戰術打擊敵人：有時乘敵人不備突然出擊；有時摸清敵人作戰規律派人伏擊對方；有時派出部隊佯攻，然後誘敵深入而聚殲之；有時放風說彈藥給養奇缺，待敵人大舉進攻時，即以強人約火力予以殺傷、這些都顯示了他的指揮才能。8月，國民軍終因力量不支，導致南口乒敗。張之江總司令命令佟麟閣和劉汝明兩師西撤。佟鱗閣的第十一師至五原，後進甘肅。
1926年8月，馮玉祥從蘇聯回國，舉行“五原誓師”響應北伐，宣佈全軍官兵加入國民黨。當時，國民軍的楊虎城等部被吳佩孚的劉鎮華部包圍在西安已達八個多月之久，危在旦夕。馮玉祥派出主力，星夜馳援。國民軍第一軍十一師佟麟閣部及吉鴻昌第五軍為先頭部隊，由五原經寧夏至平涼，經那州到乾州，急赴咸陽。先解趙登禹部之圍，爾後進軍西安，擊敗劉鎮華部，解除了西安之圍。
駐軍天水
1927年，佟麟閣駐軍天水，兼任甘肅省隴南鎮守使。致力於重新整理政治，興辦地區福利，厲行禁菸禁毒，提倡婦女放足，建立學校和孤兒院等慈善事業，深得民心。他為官清廉，常微服出訪，體察民情。有一次他到某縣視察時。該縣不法縣長一向為非作歹，畏懼丟官，競行賄賂，受到嚴詞斥責，即被撤職。他離任之時，紳民送者萬餘家。
佟麟閣性情恬退無竟，喜愛書法。每天寫大字十數篇，除戰爭緊急，從不間斷。因而他的書法，頗有造詣。他的墨寶，有一冊現存北京華人民革命軍事博物館抗戰紀念館。
寧漢分裂後，武漢國民政府將國民軍改編為國民革命軍第二集團軍，任馮玉祥為總司令。5月1日，馮王祥在西安就職，隨後把所部分為五路向河南進軍，第十一師師長佟麟閣為第五路副總司令(司令為石友三)。石、佟率領十一師等部於5月東出潼關，攻佔洛陽、孟津。8日，過偃師時，奉軍援軍至，企圖阻其前進。佟麟閣部憑黑石關之險與奉軍激戰，奉軍不支，向孝義退卻。佟麟閣即與第三路軍匯合追擊之。5月30日，佔領孝義、鄭州。6月1日，佔領開封，與北伐軍唐生智部會師鄭州。爾後在豫、魯兩省與奉、直軍繼續作戰，戰無不勝。1928年1月，國民黨南京政府再次北伐。佟麟閣任第二集團軍第三十五軍軍長兼第十一師師長。轉戰於豫、魯、冀各省，屢立戰功。
同年，佟麟閣率第十一師進駐甘肅河州，被馬仲英包圍。馬仲英系回族，憑藉宗教的有利條件，處處與他為難。他再三考慮，認為動用武力，必然釀成民族爭端，於大局不利，因而處處退讓，致使第十一師蒙受損失。事後，他為自己姑息馬仲英，處置失當，遂引咎辭職。10月，佟麟閣先赴蘭州休息，一度解甲歸田，回原籍高陽縣邊家塢村居住，侍奉雙親。邊家塢村水質不好，遇上千早年頭，鄉親連苦水也難喝上。佟麟閣為了鄉親，挖井三眼。自此，大家才吃上甜水。直至今日，仍有一門井可供使用。過年時，他對凡吃不上餃子的鄉親，每戶接濟三塊銀元。鄉親缺乏畜力耕地，他就買了一頭牛，每天餵飽後，拴在門外樹上，供鄉親使用。他還辦下一所小學，派人到高陽縣城買回——車直貢呢，給每個學生縫製一身新衣服。
整編會議
1929年1月，南京國民政府召開整編會議，馮玉祥的第二集團軍為第二編遣區轄十二師。佟麟閣重被啟用，任整編以後的第十一師師長。
1930年中原大戰期間，佟麟閣奉馮玉祥之命，在西安建立新一軍，任軍長兼第二十七師師長，負責召集西北軍舊部，招募新兵，積極訓練，鞏固後方。
佟麟閣善於練兵，馮五祥曾稱讚“佟善練兵心極細”。他常講述歷代民族英雄的事蹟，以培養官兵愛國愛民的精神。他說：“我們是為老百姓看家護院的。我們吃的、穿的、用的，都是老百姓的血汗換來的。我們的父母、兄弟、姐妹都是老百姓。我們只有保護老百姓的責任，絕不能有騷擾他們的行為。老百姓的一草一木，淮也不能強取擅用，否則就是擾民，就要受到紀律處分。尤其在戰爭時期，我們需要老百姓幫助的地方很多。如有所需求，一定要和顏悅色地商量；買東西要按價付錢；借東西要打借條，用後歸還，損壞賠償，這是西北軍的紀律。不能以為手中有槍，就橫不講理。‘得民者昌，失民者亡’。我們脫離了老百姓，什麼事；情也辦不成。”
他要求官兵之間，親如手足，情同骨肉，他經常與士兵接近，瞭解他們在想什麼。如一旦發現士兵有飲食減量或夜不安眠的情況，就要查明是偶然患病還是接到家信，情緒不安。弄清真象之後，對患病的就醫治，家庭有困難的就救濟，務使士兵安心服役，還重視士兵的文化和技能教育，要求不識字計程車兵，在二三年內務必達到能自己寫信、能讀書報的水平，並學會一些生產技能，以便退役後的生活。
他要求軍官，不但要精通技術，還要有一定的理論知識；要在現場親自指揮訓練，切不可把日常操課委之於下級。他的舊部佟澤光回憶說：“佟將軍在二十五混成旅任團長時，曾在野外召集各級軍官親自作各種示範動作。那一次我也參加了。他作了瞄準、投彈、射擊、利用地形地物等各種基本動作。他一面講解要領，一面作示範。不但動作準確，而且所講要領，深入淺出，大家都聽得懂。他作完了示範動作以後，就讓大家練習，然後找出各種型別的軍官加以評比，效果良好。我還記得他講評中的一段話，他說：只有平時把部隊訓練好，戰時才能殺敵致勝。如果訓練時鬆鬆垮垮，到了作戰的時候，無異把一群穿著軍裝的老百姓弄到戰場上去送死。藝高膽大，一個優良的射手，遇到有十個敵人在距離他二百米處向他猛撲過來，他能夠毫不畏懼。因為在戰地跑步，二百米的距離需要一分鐘。一分鐘時間內可以射擊十發子彈。這十發子彈彈無虛發，十個敵人就可以全部被消滅，還怕什麼呢!”
在訓練和作戰時，佟麟閣做到有功必賞，有過必罰。他對於犯錯誤的官兵，打破西北軍的慣例，一向不準肉體懲罰。官兵的問題嚴重，但沒有觸及刑律，便責令他們在適當的場合檢討，並提出個人改進措施；凡能認識錯誤並決心改正的，就不追究；對於官兵的一般錯誤，主張私下規勸，不再公開批評。
當西北軍在中原瓦解及蔣軍分遣數路輕快部隊疾馳入陝時，佟麟閣雖兵員不足一師，武器奇缺，仍表示願意固守西安。後方總司令劉鬱芳命令佟麟閣率部到三原集中。佟部於當日傍晚陸續離開西安。不料行至草灘時，驟降暴雨，徹夜不停，河水暴漲，新架橋樑亦被洪水沖垮，被阻於涇河以南。佟麟閣百般鼓勵官兵，盡力設法強渡。翌晨雨雖暫停，而沿途泥濘不堪，行動遲緩，受阻於蒲城。佟得到情報，楊虎城部已抵潼關。行軍必經之大荔亦為楊部據守。在這進退維谷之際，楊部的團長趙壽山來與劉鬱芬聯絡，表示負責護送過黃河，而以劉所屬部隊交楊虎城收編為條件。佟麟閣遵劉鬱芬的命令，交出二十七師。然後由楊的團長段象五護送劉等渡河入晉。佟麟閣由陝入晉後，住於陽泉。不久，他與馮玉祥一同住在峪道河過著隱居生活，每天與馮一起讀書練字，探討軍事政治鬥爭的經驗教訓，並聆聽進步人士和共產黨人的講課。他們有時也上山打獵，過著清閒的生活。
1932年8月，宋哲元任察哈爾省主席。佟麟閣受宋的邀請擔任察哈爾省警務處長兼領張家口公安局局長。他見軍警往往不遵法令，拘押人民，濫行處罰，便頒發禁令，嚴飭各縣局，遇有案件，非法律所規定的，一概不準處罰，作弊者一律嚴辦。並透過招考，挑選外事警官；整理警官補習所，自兼所長，訓練男女軍警二百七十六名，造就警材。不久，宋哲元奉命率部赴冀東集結待命，委託佟麟閣代理察省主席兼張家口警備司令。張家口地當塞外，奸細浪人潛伏，伺隙窺發，但懾於將軍威武．不敢蠢動，半壁河山得以安全。一天，他帶領他的幾個孩子騎馬列賜兒山，坐在山坡上，遙望東北，頓感祖國江山破碎；深沉地慨嘆說：“現在如果多幾個岳飛這樣的人，小日本哪敢這樣猖狂?”不久．他便在張家口修建岳飛廟一座，勉勵軍民以岳飛為榜樣，精忠報國。振奮民族精神，保衛國土。
是年5月，馮玉祥通電全國，號召進行武裝抗日。在此之前，馮玉祥於1932年10月由山東泰山到張家口找佟麟閣磋商組織同盟軍等問題。佟夫人因事先不知，未作準備，問如何接待馮先生。佟麟閣說：“還是照舊用小米麵窩頭，外加大蘿蔔鹹菜招待他。”馮玉祥吃得很香甜，並誇獎說：“你不愧是我的好部下，做了大官還沒丟失農民的本色。” 馮玉祥告知此來是決心走武裝抗日道路的意圖時，佟麟閣極表擁護。從此，他們共同策劃，為救亡圖存，作積極準備。當馮玉祥與佟麟閣會商組織抗日同盟軍時，佟麟閣興奮地揮筆書寫王昌齡的《出塞》詩句：
秦時明月漢時關，萬里長征人未還。
但使龍城飛將在，不教胡馬度陰山。
以示決不准許日本鬼子跨越長城一步。
1933年5月23日，日本關東軍參謀長小磯國昭向路透社記者發出狂妄叫囂：“為保衛‘滿州國’西境安全，日軍有進駐張家口之必要。”察省形勢，益行危急，察哈爾省民眾抗日同盟軍總司令馮玉祥子26日發表抗日通電。
同日，佟鱗閣、高樹勳等十四名將領在張家口聯名通電，響應馮玉祥的號召，參加抗日同盟軍。內稱：奉讀宥電，慷慨陳詞，抑鬱精神，大為振奮，表示今後願在馮總司令領導之下，團結民眾，武裝民眾，誓以滿腔熱血，灑遍疆場，保我河山，收復失地。
馮玉祥任命佟麟閣為抗日同盟軍第一軍軍長，仍代理察省主席。第一軍轄四個師及一個獨立旅，這是支抗日同盟軍的基本隊伍。在6月15日召開的抗日同盟軍第一次代表大會上，成立了同盟軍軍事委員會，選舉了委員三十五人，常委十一 人，佟麟閣是委員和常委之一。
6月20日，佟麟閣、吉鴻昌、方振武等二十六名將領聯名通電錶示：為民族生存而戰鬥，應民眾要求而奮起，敢對華人一掬肺腑。凡與敵人同一戰線者皆為吾仇。並宣佈：重整義師，剋日北指，克復察省失地，再圖還我河山，……四省不復，此心不渝。佟麟閣積極與北路前敵總指揮吉鴻昌，北路前敵總司令方振武等密切配合，並派出第一軍的第二師受吉鴻昌指揮，出兵張北，猛烈攻擊敵偽軍，先後收復康保、寶昌、沽源，又乘勝挺進，7月12日克復多倫。共擊斃日軍茂木騎兵第四團及偽軍李華岑等千餘人。抗日同盟軍軍威大振。佟麟閣在此期間，治軍理政，運籌帷幄，籌備軍需，安定後方，出版《國民新報》，宣傳抗日主張，組織民眾武裝，擔任前方運輸，救護傷員，收容難民，殫精竭慮，甚獲察省軍民的愛戴。
對日作戰，加上蔣介石、何應欽的軍事壓迫，使抗日同盟軍腹背受敵。察省地瘠民貧，補給也極其困難。馮五祥迫不得已，乃於8月5日發出通電，把收復國土，交渚華人。15日離開張家口。至此，深為日寇所恐懼的察省民眾抗日同盟軍不幸夭折。
撤職退隱
抗日同盟軍被迫撤銷後，宋哲元回察主政。佟麟閣深感抗日之志未遂，而山河破碎，國運垂危，不勝悲憤，於是退居北平香山寓所，與家人團聚，奉養雙親。寄情於研讀聖經、周易，寫字、攝影、打獵，以待報國時機。
在隱退期間，宋哲元再三敦請佟麟閣出山，負責軍事。第二十九軍的師長馮治安、趙登禹、張自忠、劉汝明等亦聯袂相邀。此時幹津大學生和人民群眾的抗日救亡運動，在共產黨的號召下，日益激昂。佟麟閣感到抗日救國之日到來，於是欣然出山。回任第二十九軍副軍長兼軍事訓練團團長(教育長為張壽齡)，還兼大學生軍訓班主任，住南苑二十九軍軍部，主持全軍事務。整軍經武，夙夜匪懈。他曾對人說“中央如下令抗日，麟閣若不身先土卒行，君等可執往天安門前，挖我兩眼，割我兩耳”。聲情激越，聞者熱血沸騰。全國有志抗日救國青年，慕將軍堅決抗日的聲譽，或跋涉千里，或從海外歸來，有的就是抗日同盟軍的幹部和共產黨員，都來參加第二十九軍，入軍事訓練團受訓。
復出抗戰
宋哲元負責維持冀察政局，被外敵內奸威脅引誘，進退兩難，窮於應付，便借為父親修墓和養病為名，幹1937年2月底離幹，而以佟麟閣代理軍長職務，直接負軍事指揮之責。佟麟閣身負二十九軍指揮重任，乃時時以國家處境之危，二十九軍責任之重，教育官兵，使明戰伐，他還隨時將敵我情況報告中央和馮王祥(這時馮玉祥在南京任軍事委員會副委員長)，使上下無所隔離。他與馮治安、趙登禹、張自忠、劉汝明諸師長精誠團結，以共同禦敵，二十九軍將士之所以拚命赴敵，多得力於佟麟閣的明恥教戰。
1937年7月6日，日軍駐豐臺的清水節郎中隊，全副武裝，要求透過宛平縣城到長辛店地區演習。宛平第三十七師駐軍不許，相持達十餘小時。二十九軍當即作了應變準備，嚴陣以待。至晚，敵始退去。7日夜間，日軍一箇中隊突然向蘆溝橋守軍發起攻擊。佟麟閣代軍長立即命令三十七師一一○旅旅長何基灃自衛還擊。該旅吉星文團金振中營遂奮起抵抗。盧溝橋的槍聲，響徹了大地，全民族的八年神聖抗戰，從此開始。
保衛盧溝橋
佟將軍指揮二十九軍士兵在盧溝橋上抗擊日軍
二十九軍全體將士對日寇的猖狂進犯，皆怒不可遏，爭請殺敵先登；僅個別徘徊於和戰之間，猶豫不定。佟麟閣力排干擾，主張萬眾一心，痛殲日寇，守衛疆地。他在南苑召開的軍事會議上慷慨陳詞：“中日戰爭是不可避免的。 日寇進犯，我軍首當其衝。戰死者光榮，偷生者恥辱；榮辱繫於一人者輕，而繫於國家民族者重。國家多難，軍人應當馬革裹屍，以死報國。”與會者一致擁護，請纓殺敵，佟麟閣以軍部名義向全軍官兵釋出命令：凡有日軍進犯，堅決抵抗，誓與盧溝橋共存亡，不得後退一步。
7月7日，盧溝橋戰鬥，8日上午10時稍停。11至12時，日軍兩次向蘆溝橋發炮一百八十餘響，蘆溝橋車站附近被敵佔領。同時敵人又由永定河東岸向西岸進攻。企圖強奪蘆溝橋。橋西金振中營守軍一個排，頑強戰鬥，全排壯烈殉難，宛平城西門城樓某連長見之，怒火滿腔，不待命令，即派兵一排，手持大刀，飛速馳援，一遇日軍，舉刀就劈，殺得鬼子鬼哭狼嚎。當時《北平時報》登載一篇文章說：“佟副軍長善冶軍。二十九軍紀律嚴明，勇於作戰。而於老百姓則秋毫不犯，佟將軍訓練之力也。當七七後，軍士於烈日下守城，每一隊前，置水一桶，用開水以止渴。商民感激欲泣，競獻西瓜，堅卻不受。對老百姓恭而有禮，殺敵則勇猛無倫，堪稱模範軍人。”
7月12日，《世界日報》以《日賊侵犯宛蘆，被我軍擊退；廿九軍之大刀隊大殺日賊》為標題，報道二十九軍戰果如下：
(一)11日，日軍二百多名，進攻大王廟，被宋部大刀隊迎頭痛擊，血肉相搏，此隊日軍被砍斷頭顱者三分之一，人心大快。
(二)日軍新開到之援軍，昨圖攻南苑(在北平南六公里，為中國空軍根據地)。二十九軍大刀隊急向日軍衝鋒，相與肉搏，白刃下處，日軍頭顱即落，遂獲大勝，日軍向豐臺退卻。
(三)日軍前鋒，昨擬沿鐵路橋攻過永定河。華軍對河隱伏，不發一槍，迨日軍行近，大刀隊突起，揮刀大殺，日軍頭顱隨刀而下。後路日軍大亂，紛紛潰退，華軍即用機關槍掃，日軍傷亡無數，兩軍肉搏，歷二小時之久。
二十九軍大刀隊，從喜峰口戰役到蘆溝橋抗戰。屢建奇功，材赫有名。上海從事救亡運動的著名音樂家麥新(共產黨員)為他們所感動，便於了月譜寫出歌頌二十九軍大刀隊的戰歌《大刀進行曲》，它鼓舞著億萬軍民在八年抗戰中英勇殺敵，現在仍為軍民所喜歡的愛國歌曲：其原詞為：“大刀向鬼子們的頭上砍去，二十九軍的弟兄們!抗戰的一天來到了!抗戰的一天來到了!前面有東北的義勇軍。後面有全國的老百姓。咱們二十九軍不是孤軍。看準那敵人，把它消滅!衝啊!大刀向鬼子們的頭上砍去。殺!”
11日，日本政府任香月清司為華北駐屯軍司令。中日兩軍在蘆溝橋一帶戰事不斷。
此時，藉口避住山東原籍的宋哲元返回天津後，又受到日方壓迫和漢奸包圍，妄重和議，欲求苟全。佟麟閣目睹危機即發，事不宜遲，急電宋哲元，陳述利害，清其返平坐鎮，免為滓沽眾人出賣。不料秦德純等人與日談判簽訂了停戰協定。宋哲元輕信秦等說日本決心把此次事件作為“地方化”、“就地解決”的“不擴方針”，於12日發表了力主“和平”解決的看法和主張，承認了秦德純所簽訂的停戰三項協定。19日，宋哲元由津返平後，仍幻想和平，竟下令開啟封閉的城門，撤除防禦沙包等。佟麟閣力持不可，說：“軍長苟有不便，請回保定，以安人心。平津責之麟閣。如敵來犯，我決以死赴之，不敢負託。”宋從佟請，決心抗敵，於是急凋趙登禹師星夜來北平增強防務。
壯烈殉國
27日，宋哲元通電錶示：日人欺我太甚，不可再忍，拒絕日方一切無理要求，為國家民族生存而戰。同閂宋哲元令南苑二十九軍軍部遷入北平。佟麟閣在生死存亡關頭，不願離開，決心與南苑官兵和軍事訓練團的學員、大學生軍訓班的學生等一同死守南苑。而由副參謀長張克俠帶領軍部人員進城。
同日，敵人由廊坊進犯團河，由通縣、豐臺凋集陸空軍於28日進攻南苑。當時南苑守軍有二十九軍衛隊旅、騎兵第九師留守的一部、軍事訓練團、平津大學生軍訓班等共五千餘人。佟麟閣誓死堅守。他說：“既然敵人找上來，就要和它死拚，這是軍人天職。沒有什麼可說的。”日寇集中火力，剛步炮射擊、飛機狂炸，戰鬥激烈。守軍雖炮械較敵為劣，但士氣卻異常高昂，爭奪由拂曉至過午，雙方傷亡均慘重。戰鬥中忽報大紅門義發現敵人。佟麟閣恐敵截斷北路，乃分兵親往堵擊。因寡不敵眾，部隊被敵四面包圍，只能利用地形，繼續與敵苦戰。佟麟閣在指揮右翼部隊向敵突擊時，被敵機槍射中腿部，部下勸他稍退裹傷，他說：“情況緊急，抗敵事大，個人安危事小……”執意不肯，益奮勇當先。官兵感泣，拼命衝殺，此戰慘烈，死亡忱籍。日軍見久玫不下，便派飛機前來助戰，在敵機的狂轟濫炸中，帶傷指揮作戰的佟麟閣頭部又受重創，終於壯烈殉國，時年四十五歲。29軍132師師長趙登禹亦中日軍飛機空襲炸彈身亡。
1892年10月29日佟麟閣生於農民家庭。他幼時就學於舅父胡老先生門下，讀經史，其父母常憤然教育他要發憤讀書，將來為國家振興而努力。在他17歲那年由舅父介紹在當地縣官署謀得一個筆帖士的職位，每月領取微薄的收入補貼家用。1900年7月，高陽居易水之南，保定府之東，慘遭八國聯軍之日軍的大肆燒殺擄掠。閭里成墟，百姓流離夫所，困苦之情，不堪言狀。當時8歲的佟麟閣親眼目睹國家的屈辱與人民的苦難，從此萌發時投筆從戎，遂萌救國之念。1907年，由父母作主，與本縣八果莊農民女兒彭靜智（1889—1968，文革中被迫害致死）結婚。
1908年十六歲時，經友人介紹到高陽縣縣公署當繕寫。瀏覽高陽縣誌，知高陽為燕王高陽君之故城。燕趙自古多慷慨悲歌之士，徵匈火虜，代出奇偉義烈之人，其正氣蓬勃，深為轔閣所敬仰。自此他奮然以天下為己任，立志從軍。
投筆從戎
1911年11月，馮玉祥、王金銘、施從雲等舉行灤州起義，沉寂的北方，一時革命空氣瀰漫。第二年，在陸建章手下任前營營長的馮玉祥奉命到河北省景縣招募新兵，佟麟閣慕馮玉祥愛國之名，毅然投筆從戎，為左哨哨兵，旋為哨長。
1913年，馮玉祥任備補軍左翼第一旅旅長兼第一團團長時，把基督教引入軍中，作為練兵的補助方法。此時佟麟閣在第一團當排長，他深受耶穌力救世人而受苦致死的精神所感召，篤信耶穌，抱定要象耶穌那樣為久受苦難的華人而犧牲的信念，克盡軍人保國衛民的天職。馮玉祥曾在《模範軍人問答》中這樣評價佟麟閣：“他是一個極誠篤的基督徒。能克己，能耐苦，從來不說謊話。別人都稱他為正人君子。平素敬愛長官，愛護部下，除了愛讀書。沒有任何嗜好。”他在高階教導團學過一年高階戰術，對於學術肯費工夫束研究。
成為將領
1914年。佟麟閣任第十六混成旅第一團第三營第二連連長，駐防陝西。趙登禹在該連入伍。佟見趙驍勇過人，遂結生死之交，後來趙當了馮玉祥的隨從衛兵。1917年，駐防廊坊，參加馮玉祥領導的“廊坊起義”。張勳被擊敗後，佟麟閣任第一團第一營副營長；1920年，任第四團的營長，駐防湖北；不久又調駐信陽。在駐信陽時，馮玉祥部因不屬直系，又未參加直直皖戰爭，而得不到吳佩孚的薪餉供應。官兵以鹽水和雜糧勉強度日。佟麟閣常以“餓死事小，失節事大”和“真愛民，不擾民”的道理，勉勵該營官兵，嚴守軍紀，同甘共苦，共度難關。他還帶領全營兵為信陽城區，翻修街道，兩旁值樹，造福於民。1921年，馮玉祥入陝打敗陝西督軍陳樹藩後，第十六混成旅擴編為陸軍第十一師，佟麟閣在該師第二十二混成旅第一團任營長。
1922年，第一次直奉戰爭起，馮玉祥打敗河南督軍趙倜，自任河南督軍後，即擴充和整頓軍隊，編練了兩個補充團，每團兩千人，佟麟閣升為團長，隸屬宋哲元的第二十五混成旅。不久，馮玉祥任陸軍檢閱使，部隊開駐北京南苑。佟麟閣任第二十五混成旅第一團團長，在馮部的“陸軍檢閱使署高階教導團”帶職受訓一年。他勤奮學習，名列前茅。每日課畢，仍然不顧疲勞地處理團務，受到好評。1924年，佟麟閣升任陸軍第二十五混成旅旅長。
馮玉祥在第二次直奉戰爭中，發動北京政變，佟麟閣前往增援。孫嶽部攻取保定，一戰而擊潰曹部，使得徐永昌、龐炳勳兩部合圍保定，迫使曹世傑開城投降。10月24日，馮玉祥抵京，決定組織國民軍。佟麟閣任該軍第十一師二十一混成旅旅長。1925年蘇聯顧問來到國民軍，擴大編制，把步兵編為十二個師。佟麟閣升任第四師師長。
奉軍郭松齡因不滿張作霖勾結日本，率部起義，密約馮玉祥聯合反張。馮玉祥命令佟麟閣第四師與宋哲元進攻熱河。佟麟閣在佔領灤河後。馮玉祥任命他為灤河防守副司令(司令為鄭金聲)。12月，佟麟閣又參加天津戰役，消滅奉系軍閥李景林。
討伐軍閥
1926年，段祺瑞等藉口國民軍“赤化”，組織討赤聯軍，糾集五十餘萬之眾分五路向國民軍進攻。4月15日國民軍被迫撤出北京，主力退守南口附近。此時馮玉祥已赴蘇聯考察。由張之江任國民軍總司令。佟麟閣任國民車第十一師師長。該師轄第三十一、三十二、三十三旅。佟麟閣與劉汝明的第十師防守南口，青龍橋、延慶一帶陣地，張作霖、吳佩孚聯介山西閻錫山等集中優勢兵力，配備坦克、鋼甲車新式武器，向第十一師與第十師發起猛攻，戰事持續半年之久。
佟麟閣在接受防守南口、延慶方面的任務後，即召集有關人員研究作戰方案。他對形勢的分析是：第一，吳佩孚等倒行逆施，早巳引起華人公憤。這一次時赤，師出無名，得不到老百姓的擁護。第二、吳佩乎、張作霖、閻錫山三家是合股公司，各有各的打算。打了勝仗，他們能夠暫時湊合在一起，一旦打了敗仗，就會出現矛盾，甚至於各奔前程。第三，南口一帶形勢險要，我們居高臨下，以逸待勞，有制敵取勝的把握。據此只要選好陣地，巧妙地構築工事，善於捕捉戰機，用各種辦法消耗敵人，打擊敵人，完全可以少勝多，堅守陣地。
他詳細察看了地形，經過研究後決定：(一)構築兩個陣地，一真一假，在假陣地設定著軍裝的草人，若隱若現地作瞭望或守備陣地的狀態；用各種粗細樹幹，塗上保護色，偽裝成各種火炮；在其間也配置一定數量的真炮，間或用以向敵人射擊，以迷惑敵人。(二)在陣地前和陣地間的開闊地上設定地雷區和陷阱，阻敵坦克進攻。只要敵先頭坦克觸雷，後面的坦克稍為遲疑的瞬間，則集中炮火向坦克及其後面的步兵轟擊。(三)根據南口有電源的有利條件，在陣地前架設電網兩條：第一條上安裝照明裝置，如電網上的燈光熄滅，即知敵人破壞了第一條電網，等到故人進入第二條電網之時，把閘門一開．使來犯的敵人觸電死亡。(四)在主陣地前方三、四十米處，依據地形情況構築強固的地堡群，在每個地堡裡配備兩挺機槍。(五)敵人如果同時開出三、四列鋼甲車向我陣地轟擊，我利用居高臨下的有利地形，用四十噸的車皮滿裝石子，由青龍橋車站迅速滑下，兩車相撞，使敵人車毀人亡。
在作戰中，佟麟閣靈活地運用戰術打擊敵人：有時乘敵人不備突然出擊；有時摸清敵人作戰規律派人伏擊對方；有時派出部隊佯攻，然後誘敵深入而聚殲之；有時放風說彈藥給養奇缺，待敵人大舉進攻時，即以強人約火力予以殺傷、這些都顯示了他的指揮才能。8月，國民軍終因力量不支，導致南口乒敗。張之江總司令命令佟麟閣和劉汝明兩師西撤。佟鱗閣的第十一師至五原，後進甘肅。
1926年8月，馮玉祥從蘇聯回國，舉行“五原誓師”響應北伐，宣佈全軍官兵加入國民黨。當時，國民軍的楊虎城等部被吳佩孚的劉鎮華部包圍在西安已達八個多月之久，危在旦夕。馮玉祥派出主力，星夜馳援。國民軍第一軍十一師佟麟閣部及吉鴻昌第五軍為先頭部隊，由五原經寧夏至平涼，經那州到乾州，急赴咸陽。先解趙登禹部之圍，爾後進軍西安，擊敗劉鎮華部，解除了西安之圍。
駐軍天水
1927年，佟麟閣駐軍天水，兼任甘肅省隴南鎮守使。致力於重新整理政治，興辦地區福利，厲行禁菸禁毒，提倡婦女放足，建立學校和孤兒院等慈善事業，深得民心。他為官清廉，常微服出訪，體察民情。有一次他到某縣視察時。該縣不法縣長一向為非作歹，畏懼丟官，競行賄賂，受到嚴詞斥責，即被撤職。他離任之時，紳民送者萬餘家。
佟麟閣性情恬退無竟，喜愛書法。每天寫大字十數篇，除戰爭緊急，從不間斷。因而他的書法，頗有造詣。他的墨寶，有一冊現存北京華人民革命軍事博物館抗戰紀念館。
寧漢分裂後，武漢國民政府將國民軍改編為國民革命軍第二集團軍，任馮玉祥為總司令。5月1日，馮王祥在西安就職，隨後把所部分為五路向河南進軍，第十一師師長佟麟閣為第五路副總司令(司令為石友三)。石、佟率領十一師等部於5月東出潼關，攻佔洛陽、孟津。8日，過偃師時，奉軍援軍至，企圖阻其前進。佟麟閣部憑黑石關之險與奉軍激戰，奉軍不支，向孝義退卻。佟麟閣即與第三路軍匯合追擊之。5月30日，佔領孝義、鄭州。6月1日，佔領開封，與北伐軍唐生智部會師鄭州。爾後在豫、魯兩省與奉、直軍繼續作戰，戰無不勝。1928年1月，國民黨南京政府再次北伐。佟麟閣任第二集團軍第三十五軍軍長兼第十一師師長。轉戰於豫、魯、冀各省，屢立戰功。
同年，佟麟閣率第十一師進駐甘肅河州，被馬仲英包圍。馬仲英系回族，憑藉宗教的有利條件，處處與他為難。他再三考慮，認為動用武力，必然釀成民族爭端，於大局不利，因而處處退讓，致使第十一師蒙受損失。事後，他為自己姑息馬仲英，處置失當，遂引咎辭職。10月，佟麟閣先赴蘭州休息，一度解甲歸田，回原籍高陽縣邊家塢村居住，侍奉雙親。邊家塢村水質不好，遇上千早年頭，鄉親連苦水也難喝上。佟麟閣為了鄉親，挖井三眼。自此，大家才吃上甜水。直至今日，仍有一門井可供使用。過年時，他對凡吃不上餃子的鄉親，每戶接濟三塊銀元。鄉親缺乏畜力耕地，他就買了一頭牛，每天餵飽後，拴在門外樹上，供鄉親使用。他還辦下一所小學，派人到高陽縣城買回——車直貢呢，給每個學生縫製一身新衣服。
整編會議
1929年1月，南京國民政府召開整編會議，馮玉祥的第二集團軍為第二編遣區轄十二師。佟麟閣重被啟用，任整編以後的第十一師師長。
1930年中原大戰期間，佟麟閣奉馮玉祥之命，在西安建立新一軍，任軍長兼第二十七師師長，負責召集西北軍舊部，招募新兵，積極訓練，鞏固後方。
佟麟閣善於練兵，馮五祥曾稱讚“佟善練兵心極細”。他常講述歷代民族英雄的事蹟，以培養官兵愛國愛民的精神。他說：“我們是為老百姓看家護院的。我們吃的、穿的、用的，都是老百姓的血汗換來的。我們的父母、兄弟、姐妹都是老百姓。我們只有保護老百姓的責任，絕不能有騷擾他們的行為。老百姓的一草一木，淮也不能強取擅用，否則就是擾民，就要受到紀律處分。尤其在戰爭時期，我們需要老百姓幫助的地方很多。如有所需求，一定要和顏悅色地商量；買東西要按價付錢；借東西要打借條，用後歸還，損壞賠償，這是西北軍的紀律。不能以為手中有槍，就橫不講理。‘得民者昌，失民者亡’。我們脫離了老百姓，什麼事；情也辦不成。”
他要求官兵之間，親如手足，情同骨肉，他經常與士兵接近，瞭解他們在想什麼。如一旦發現士兵有飲食減量或夜不安眠的情況，就要查明是偶然患病還是接到家信，情緒不安。弄清真象之後，對患病的就醫治，家庭有困難的就救濟，務使士兵安心服役，還重視士兵的文化和技能教育，要求不識字計程車兵，在二三年內務必達到能自己寫信、能讀書報的水平，並學會一些生產技能，以便退役後的生活。
他要求軍官，不但要精通技術，還要有一定的理論知識；要在現場親自指揮訓練，切不可把日常操課委之於下級。他的舊部佟澤光回憶說：“佟將軍在二十五混成旅任團長時，曾在野外召集各級軍官親自作各種示範動作。那一次我也參加了。他作了瞄準、投彈、射擊、利用地形地物等各種基本動作。他一面講解要領，一面作示範。不但動作準確，而且所講要領，深入淺出，大家都聽得懂。他作完了示範動作以後，就讓大家練習，然後找出各種型別的軍官加以評比，效果良好。我還記得他講評中的一段話，他說：只有平時把部隊訓練好，戰時才能殺敵致勝。如果訓練時鬆鬆垮垮，到了作戰的時候，無異把一群穿著軍裝的老百姓弄到戰場上去送死。藝高膽大，一個優良的射手，遇到有十個敵人在距離他二百米處向他猛撲過來，他能夠毫不畏懼。因為在戰地跑步，二百米的距離需要一分鐘。一分鐘時間內可以射擊十發子彈。這十發子彈彈無虛發，十個敵人就可以全部被消滅，還怕什麼呢!”
在訓練和作戰時，佟麟閣做到有功必賞，有過必罰。他對於犯錯誤的官兵，打破西北軍的慣例，一向不準肉體懲罰。官兵的問題嚴重，但沒有觸及刑律，便責令他們在適當的場合檢討，並提出個人改進措施；凡能認識錯誤並決心改正的，就不追究；對於官兵的一般錯誤，主張私下規勸，不再公開批評。
當西北軍在中原瓦解及蔣軍分遣數路輕快部隊疾馳入陝時，佟麟閣雖兵員不足一師，武器奇缺，仍表示願意固守西安。後方總司令劉鬱芳命令佟麟閣率部到三原集中。佟部於當日傍晚陸續離開西安。不料行至草灘時，驟降暴雨，徹夜不停，河水暴漲，新架橋樑亦被洪水沖垮，被阻於涇河以南。佟麟閣百般鼓勵官兵，盡力設法強渡。翌晨雨雖暫停，而沿途泥濘不堪，行動遲緩，受阻於蒲城。佟得到情報，楊虎城部已抵潼關。行軍必經之大荔亦為楊部據守。在這進退維谷之際，楊部的團長趙壽山來與劉鬱芬聯絡，表示負責護送過黃河，而以劉所屬部隊交楊虎城收編為條件。佟麟閣遵劉鬱芬的命令，交出二十七師。然後由楊的團長段象五護送劉等渡河入晉。佟麟閣由陝入晉後，住於陽泉。不久，他與馮玉祥一同住在峪道河過著隱居生活，每天與馮一起讀書練字，探討軍事政治鬥爭的經驗教訓，並聆聽進步人士和共產黨人的講課。他們有時也上山打獵，過著清閒的生活。
1932年8月，宋哲元任察哈爾省主席。佟麟閣受宋的邀請擔任察哈爾省警務處長兼領張家口公安局局長。他見軍警往往不遵法令，拘押人民，濫行處罰，便頒發禁令，嚴飭各縣局，遇有案件，非法律所規定的，一概不準處罰，作弊者一律嚴辦。並透過招考，挑選外事警官；整理警官補習所，自兼所長，訓練男女軍警二百七十六名，造就警材。不久，宋哲元奉命率部赴冀東集結待命，委託佟麟閣代理察省主席兼張家口警備司令。張家口地當塞外，奸細浪人潛伏，伺隙窺發，但懾於將軍威武．不敢蠢動，半壁河山得以安全。一天，他帶領他的幾個孩子騎馬列賜兒山，坐在山坡上，遙望東北，頓感祖國江山破碎；深沉地慨嘆說：“現在如果多幾個岳飛這樣的人，小日本哪敢這樣猖狂?”不久．他便在張家口修建岳飛廟一座，勉勵軍民以岳飛為榜樣，精忠報國。振奮民族精神，保衛國土。
是年5月，馮玉祥通電全國，號召進行武裝抗日。在此之前，馮玉祥於1932年10月由山東泰山到張家口找佟麟閣磋商組織同盟軍等問題。佟夫人因事先不知，未作準備，問如何接待馮先生。佟麟閣說：“還是照舊用小米麵窩頭，外加大蘿蔔鹹菜招待他。”馮玉祥吃得很香甜，並誇獎說：“你不愧是我的好部下，做了大官還沒丟失農民的本色。” 馮玉祥告知此來是決心走武裝抗日道路的意圖時，佟麟閣極表擁護。從此，他們共同策劃，為救亡圖存，作積極準備。當馮玉祥與佟麟閣會商組織抗日同盟軍時，佟麟閣興奮地揮筆書寫王昌齡的《出塞》詩句：
秦時明月漢時關，萬里長征人未還。
但使龍城飛將在，不教胡馬度陰山。
以示決不准許日本鬼子跨越長城一步。
1933年5月23日，日本關東軍參謀長小磯國昭向路透社記者發出狂妄叫囂：“為保衛‘滿州國’西境安全，日軍有進駐張家口之必要。”察省形勢，益行危急，察哈爾省民眾抗日同盟軍總司令馮玉祥子26日發表抗日通電。
同日，佟鱗閣、高樹勳等十四名將領在張家口聯名通電，響應馮玉祥的號召，參加抗日同盟軍。內稱：奉讀宥電，慷慨陳詞，抑鬱精神，大為振奮，表示今後願在馮總司令領導之下，團結民眾，武裝民眾，誓以滿腔熱血，灑遍疆場，保我河山，收復失地。
馮玉祥任命佟麟閣為抗日同盟軍第一軍軍長，仍代理察省主席。第一軍轄四個師及一個獨立旅，這是支抗日同盟軍的基本隊伍。在6月15日召開的抗日同盟軍第一次代表大會上，成立了同盟軍軍事委員會，選舉了委員三十五人，常委十一 人，佟麟閣是委員和常委之一。
6月20日，佟麟閣、吉鴻昌、方振武等二十六名將領聯名通電錶示：為民族生存而戰鬥，應民眾要求而奮起，敢對華人一掬肺腑。凡與敵人同一戰線者皆為吾仇。並宣佈：重整義師，剋日北指，克復察省失地，再圖還我河山，……四省不復，此心不渝。佟麟閣積極與北路前敵總指揮吉鴻昌，北路前敵總司令方振武等密切配合，並派出第一軍的第二師受吉鴻昌指揮，出兵張北，猛烈攻擊敵偽軍，先後收復康保、寶昌、沽源，又乘勝挺進，7月12日克復多倫。共擊斃日軍茂木騎兵第四團及偽軍李華岑等千餘人。抗日同盟軍軍威大振。佟麟閣在此期間，治軍理政，運籌帷幄，籌備軍需，安定後方，出版《國民新報》，宣傳抗日主張，組織民眾武裝，擔任前方運輸，救護傷員，收容難民，殫精竭慮，甚獲察省軍民的愛戴。
對日作戰，加上蔣介石、何應欽的軍事壓迫，使抗日同盟軍腹背受敵。察省地瘠民貧，補給也極其困難。馮五祥迫不得已，乃於8月5日發出通電，把收復國土，交渚華人。15日離開張家口。至此，深為日寇所恐懼的察省民眾抗日同盟軍不幸夭折。
撤職退隱
抗日同盟軍被迫撤銷後，宋哲元回察主政。佟麟閣深感抗日之志未遂，而山河破碎，國運垂危，不勝悲憤，於是退居北平香山寓所，與家人團聚，奉養雙親。寄情於研讀聖經、周易，寫字、攝影、打獵，以待報國時機。
在隱退期間，宋哲元再三敦請佟麟閣出山，負責軍事。第二十九軍的師長馮治安、趙登禹、張自忠、劉汝明等亦聯袂相邀。此時幹津大學生和人民群眾的抗日救亡運動，在共產黨的號召下，日益激昂。佟麟閣感到抗日救國之日到來，於是欣然出山。回任第二十九軍副軍長兼軍事訓練團團長(教育長為張壽齡)，還兼大學生軍訓班主任，住南苑二十九軍軍部，主持全軍事務。整軍經武，夙夜匪懈。他曾對人說“中央如下令抗日，麟閣若不身先土卒行，君等可執往天安門前，挖我兩眼，割我兩耳”。聲情激越，聞者熱血沸騰。全國有志抗日救國青年，慕將軍堅決抗日的聲譽，或跋涉千里，或從海外歸來，有的就是抗日同盟軍的幹部和共產黨員，都來參加第二十九軍，入軍事訓練團受訓。
復出抗戰
宋哲元負責維持冀察政局，被外敵內奸威脅引誘，進退兩難，窮於應付，便借為父親修墓和養病為名，幹1937年2月底離幹，而以佟麟閣代理軍長職務，直接負軍事指揮之責。佟麟閣身負二十九軍指揮重任，乃時時以國家處境之危，二十九軍責任之重，教育官兵，使明戰伐，他還隨時將敵我情況報告中央和馮王祥(這時馮玉祥在南京任軍事委員會副委員長)，使上下無所隔離。他與馮治安、趙登禹、張自忠、劉汝明諸師長精誠團結，以共同禦敵，二十九軍將士之所以拚命赴敵，多得力於佟麟閣的明恥教戰。
1937年7月6日，日軍駐豐臺的清水節郎中隊，全副武裝，要求透過宛平縣城到長辛店地區演習。宛平第三十七師駐軍不許，相持達十餘小時。二十九軍當即作了應變準備，嚴陣以待。至晚，敵始退去。7日夜間，日軍一箇中隊突然向蘆溝橋守軍發起攻擊。佟麟閣代軍長立即命令三十七師一一○旅旅長何基灃自衛還擊。該旅吉星文團金振中營遂奮起抵抗。盧溝橋的槍聲，響徹了大地，全民族的八年神聖抗戰，從此開始。
保衛盧溝橋
佟將軍指揮二十九軍士兵在盧溝橋上抗擊日軍
二十九軍全體將士對日寇的猖狂進犯，皆怒不可遏，爭請殺敵先登；僅個別徘徊於和戰之間，猶豫不定。佟麟閣力排干擾，主張萬眾一心，痛殲日寇，守衛疆地。他在南苑召開的軍事會議上慷慨陳詞：“中日戰爭是不可避免的。 日寇進犯，我軍首當其衝。戰死者光榮，偷生者恥辱；榮辱繫於一人者輕，而繫於國家民族者重。國家多難，軍人應當馬革裹屍，以死報國。”與會者一致擁護，請纓殺敵，佟麟閣以軍部名義向全軍官兵釋出命令：凡有日軍進犯，堅決抵抗，誓與盧溝橋共存亡，不得後退一步。
7月7日，盧溝橋戰鬥，8日上午10時稍停。11至12時，日軍兩次向蘆溝橋發炮一百八十餘響，蘆溝橋車站附近被敵佔領。同時敵人又由永定河東岸向西岸進攻。企圖強奪蘆溝橋。橋西金振中營守軍一個排，頑強戰鬥，全排壯烈殉難，宛平城西門城樓某連長見之，怒火滿腔，不待命令，即派兵一排，手持大刀，飛速馳援，一遇日軍，舉刀就劈，殺得鬼子鬼哭狼嚎。當時《北平時報》登載一篇文章說：“佟副軍長善冶軍。二十九軍紀律嚴明，勇於作戰。而於老百姓則秋毫不犯，佟將軍訓練之力也。當七七後，軍士於烈日下守城，每一隊前，置水一桶，用開水以止渴。商民感激欲泣，競獻西瓜，堅卻不受。對老百姓恭而有禮，殺敵則勇猛無倫，堪稱模範軍人。”
7月12日，《世界日報》以《日賊侵犯宛蘆，被我軍擊退；廿九軍之大刀隊大殺日賊》為標題，報道二十九軍戰果如下：
(一)11日，日軍二百多名，進攻大王廟，被宋部大刀隊迎頭痛擊，血肉相搏，此隊日軍被砍斷頭顱者三分之一，人心大快。
(二)日軍新開到之援軍，昨圖攻南苑(在北平南六公里，為中國空軍根據地)。二十九軍大刀隊急向日軍衝鋒，相與肉搏，白刃下處，日軍頭顱即落，遂獲大勝，日軍向豐臺退卻。
(三)日軍前鋒，昨擬沿鐵路橋攻過永定河。華軍對河隱伏，不發一槍，迨日軍行近，大刀隊突起，揮刀大殺，日軍頭顱隨刀而下。後路日軍大亂，紛紛潰退，華軍即用機關槍掃，日軍傷亡無數，兩軍肉搏，歷二小時之久。
二十九軍大刀隊，從喜峰口戰役到蘆溝橋抗戰。屢建奇功，材赫有名。上海從事救亡運動的著名音樂家麥新(共產黨員)為他們所感動，便於了月譜寫出歌頌二十九軍大刀隊的戰歌《大刀進行曲》，它鼓舞著億萬軍民在八年抗戰中英勇殺敵，現在仍為軍民所喜歡的愛國歌曲：其原詞為：“大刀向鬼子們的頭上砍去，二十九軍的弟兄們!抗戰的一天來到了!抗戰的一天來到了!前面有東北的義勇軍。後面有全國的老百姓。咱們二十九軍不是孤軍。看準那敵人，把它消滅!衝啊!大刀向鬼子們的頭上砍去。殺!”
11日，日本政府任香月清司為華北駐屯軍司令。中日兩軍在蘆溝橋一帶戰事不斷。
此時，藉口避住山東原籍的宋哲元返回天津後，又受到日方壓迫和漢奸包圍，妄重和議，欲求苟全。佟麟閣目睹危機即發，事不宜遲，急電宋哲元，陳述利害，清其返平坐鎮，免為滓沽眾人出賣。不料秦德純等人與日談判簽訂了停戰協定。宋哲元輕信秦等說日本決心把此次事件作為“地方化”、“就地解決”的“不擴方針”，於12日發表了力主“和平”解決的看法和主張，承認了秦德純所簽訂的停戰三項協定。19日，宋哲元由津返平後，仍幻想和平，竟下令開啟封閉的城門，撤除防禦沙包等。佟麟閣力持不可，說：“軍長苟有不便，請回保定，以安人心。平津責之麟閣。如敵來犯，我決以死赴之，不敢負託。”宋從佟請，決心抗敵，於是急凋趙登禹師星夜來北平增強防務。
壯烈殉國
27日，宋哲元通電錶示：日人欺我太甚，不可再忍，拒絕日方一切無理要求，為國家民族生存而戰。同閂宋哲元令南苑二十九軍軍部遷入北平。佟麟閣在生死存亡關頭，不願離開，決心與南苑官兵和軍事訓練團的學員、大學生軍訓班的學生等一同死守南苑。而由副參謀長張克俠帶領軍部人員進城。
同日，敵人由廊坊進犯團河，由通縣、豐臺凋集陸空軍於28日進攻南苑。當時南苑守軍有二十九軍衛隊旅、騎兵第九師留守的一部、軍事訓練團、平津大學生軍訓班等共五千餘人。佟麟閣誓死堅守。他說：“既然敵人找上來，就要和它死拚，這是軍人天職。沒有什麼可說的。”日寇集中火力，剛步炮射擊、飛機狂炸，戰鬥激烈。守軍雖炮械較敵為劣，但士氣卻異常高昂，爭奪由拂曉至過午，雙方傷亡均慘重。戰鬥中忽報大紅門義發現敵人。佟麟閣恐敵截斷北路，乃分兵親往堵擊。因寡不敵眾，部隊被敵四面包圍，只能利用地形，繼續與敵苦戰。佟麟閣在指揮右翼部隊向敵突擊時，被敵機槍射中腿部，部下勸他稍退裹傷，他說：“情況緊急，抗敵事大，個人安危事小……”執意不肯，益奮勇當先。官兵感泣，拼命衝殺，此戰慘烈，死亡忱籍。日軍見久玫不下，便派飛機前來助戰，在敵機的狂轟濫炸中，帶傷指揮作戰的佟麟閣頭部又受重創，終於壯烈殉國，時年四十五歲。29軍132師師長趙登禹亦中日軍飛機空襲炸彈身亡。