不过,在中原大战结束之前,孙殿英再一次,发挥了他见风使舵的技能,又投靠了张学良,被张学良任命为第40师师长。
到了1931年“九一八”以后,孙殿英升任第四十一军军长。
1932年2月,日军3万余人向热河进攻,孙殿英奉张学良之命,由山西驰援热河,向赤峰进发。
当时驻守热河的东北军汤玉麟部和万福麟部,不战即退,让日军犹入无人之境。孙殿英抵达赤峰之后,与日军交战7天7夜。然后退往猴头沟门,继续与日军作战11日,最后兵败撤往察哈尔。
赤峰抗日,也是孙殿英一生中,唯一光彩的瞬间。
1933年5月,冯玉祥,吉鸿昌等人,在张家口成立察哈尔民众抗日同盟军。冯玉祥派人联系孙殿英,希望他加入抗日同盟军。但蒋介石以察哈尔省主席为诱饵,希望他攻打冯玉祥。
这让孙殿英有点难以取舍,对双方都不表态。蒋介石为了防止孙殿英与冯玉祥勾搭在一起,就任命孙殿英为青海屯垦督办,让他离开察哈尔,前往青海。
青海和宁夏当时有四大马姓军阀,分别是马步青,马步芳,马鸿斌和马鸿逵。这4人不愿意孙殿英沾指西北,于是联合起来,爆发了“四马拒孙”之战。
孙殿英率先进攻宁夏,但久攻宁夏城而不克。再加上部下临阵倒戈,阎锡山又出兵断其归路,蒋介石也发布撤销孙殿英职位的声明。
此时,孙殿英四面受敌,被迫向东撤,最后前往太原晋祠隐居,孙殿英的残部也被阎锡山收编。