在馮玉祥的連襟陝西省長閻相文給直系軍閥的曹錕、吳佩孚的推薦下馮玉祥所部擴編為師。1921年閻相文因為工作壓力過大自殺。馮玉祥趁機接掌西北兵權，任陝西督軍、河南督軍。1922年，馮玉祥任陸軍檢閱使。1923年5月11日，裁撤蒙疆善後委員會，同時成立西北邊防督辦公署，由大總統曹錕特任陸軍檢閱使馮玉祥為西北邊防督辦，其職責為管理內、外蒙古及新疆地方事務，對西北地區邊防負有軍事上、行政上的完全責任。不久，政府又發表馮玉祥兼任甘肅督辦，他委派劉郁芬代理，蔣鴻遇為幫辦，後又保舉薛篤弼為甘肅省長。

1924年，第二次直奉戰爭中，吳佩孚任命馮玉祥為第三軍總司令，令其出古北口進擊開魯攻擊奉系軍閥，但馮受奉系賄賂，和駐北京的孫岳、胡景翼聯合反戈占領北京，發動北京政變，改名「國民軍」，造成直系兵敗。馮玉祥囚禁直系首領曹錕，但因為自己兵力不過4萬人，請出皖系段祺瑞執政，驅逐溥儀出宮，邀請孫中山北上。孫到達北京後於1925年初病逝。1925年1月，馮玉祥就任西北邊防督辦，所部也就被稱之為「西北軍」。在蘇聯支持下，馮的部隊達到15萬人。

1925年底，國民軍參加長江中游的吳佩孚和長江下游的孫傳芳聯合發動的反奉戰爭。11月22日，奉系將領郭松齡在馮玉祥的支持下，在直隸灤州倒戈，將所部改稱東北國民軍，迅速回師占領山海關、錦州、新民等地，直逼瀋陽。12月24日郭松齡兵敗被捕，次日被殺。張作霖揮師南下入關，挺進京津。1926年1月直、奉聯合，攻擊國民軍。在其攻勢下馮玉祥下野，去蘇聯考察，西北邊防督辦一職由張之江代理。3月奉軍在日軍的掩護下占領天津。三·一八慘案之後，1926年4月9日國民軍驅逐段祺瑞。隨後國民軍被直、奉聯合擊敗，撤出北京，1926年5月到8月在南口大戰失敗後撤回至西北。

國民軍的主力是馮玉祥、胡景翼、孫岳下屬的三個軍。胡景翼的手下多為靖國軍的舊部。胡景翼病死後，其手下部隊多投奔馮玉祥。另有奉系郭松齡殘部由魏益三率領加入國民軍的第四軍和脫離張宗昌加入國民軍的方振武部第五軍。

1926年8月馮玉祥回國。之前1月直系吳佩孚手下劉鎮華的「鎮嵩軍」進攻西安的楊虎城，圍城8個月，9月被馮玉祥派鄧寶珊率孫良誠和吉鴻昌擊敗。劉鎮華投入馮玉祥門下。

馮玉祥1926年9月17日在綏遠五原誓師，任國民革命軍聯軍（後改國民革命軍第二集團軍）司令，宣布率領所部9個方面軍全軍加入中國國民黨。1927年5月出兵潼關，參加國民革命軍北伐。部隊達到25萬人，後達到40萬，這時的西北軍達到頂峰。同年響應南方的蔣中正和汪精衛進行清黨反共。

北伐時期國民革命軍有四個集團軍，分別是蔣的第一集團軍、馮玉祥的第二集團軍、閻錫山的第三集團軍、和桂系李宗仁白崇禧的第四集團軍。

1927年馮玉祥所部渡過黃河，1928年參加第二期北伐，占領天津。1928年初，二次北伐結束，西北軍實行縮編，全軍縮編為十二個師，共22萬人。

1929年北伐成功後，由於裁軍問題，馮玉祥與蔣中正產生了矛盾，導致蔣馮戰爭，但由於閻錫山軟禁馮玉祥和韓復榘、石友三改投蔣，西北軍很快失敗。

1930年馮玉祥率所部參加中原大戰，聯合閻錫山、李宗仁等對抗蔣中正，是反蔣方的主力。初期吉鴻昌等殺得陳誠大敗，但因為閻錫山的「晉軍」支援不利和張學良入關支持蔣，最終失敗。馮玉祥下野隱居。西北軍被蔣中正解散收編，餘部被縮編為宋哲元的第二十九路軍、孫連仲的第二十六路軍、吉鴻昌的第二十二路軍、梁冠英的第二十五路軍等，以及之前投蔣的韓復榘、石友三的部隊。

楊虎城在1929年投蔣，在蔣唐戰爭中擊敗唐生智。1930年中原大戰後，西歸升格為國民革命軍第十七軍，6萬多人，被稱為「西北軍」。1936年西安事變後，縮編為國民革命軍第三十八軍，由孫蔚如率領。中國抗日戰爭期間，第三十八軍擴編為第三十一軍團，由孫蔚如任軍團長；下轄第三十八軍（軍長趙壽山）和第九十六軍（軍長李興中），在中條山等地。

抗日戰爭勝勝利後，第三十八軍和第九十六軍合併為第三十八軍。1946年，孔從周率第三十八軍投奔中國共產黨的晉冀魯豫軍區，被改編為西北民主聯軍第三十八軍，歸陳賡、謝富治兵團指揮，成為解放軍一部分。

歷史影響：

西北軍馮玉祥的舊部們被國民政府蔣中正收編後，宋哲元的部隊被張學良改編為國民革命軍第二十九軍，成為東北軍作戰序列，是後來長城抗戰、盧溝橋事變中的主力。在喜峰口威震日軍的「大刀隊」就是建於1916年的馮玉祥的手槍隊。在國共內戰末期淮海戰役中，這支部隊在第三綏靖區其中的一部分在張克俠、何基灃的帶領下投奔解放軍。

孫連仲的部隊駐紮華東，後來成為台兒莊大捷的主力。

韓復榘鎮守山東對日軍臨陣退縮被國民政府處決。石友三則在包括日本人在內各方勢力之間多次反覆，最終被手下殺死。

此時，宋哲元成為眾將領尊重的「大哥」，這種聲望是從中原大戰時期開始的。而馮玉祥則居於泰山悉心總結經驗，同時仍與過去的部下們保持著聯繫，並參與了察哈爾抗日同盟軍的事件。做為過去的首領，馮玉祥仍受到山東的控制者韓復榘的尊重。

馮玉祥於1948年接受中國共產黨的邀請，搭蘇聯輪船「勝利」號，由美返國參加中國人民政治協商會議第一屆全體會議，8月22日，中途因輪船出事於黑海遇難。「勝利」號正向敖德薩港口進發時，輪上失火，馮玉祥被煙熏窒息致死，與女兒馮曉達一起罹難，時年66歲。也有人認為他是死於謀殺。