佟麟阁善于练兵，冯玉祥曾称赞“佟善练兵极细”。
佟麟阁要求官兵之间要亲如手足，情同骨肉，他经常与士兵接近交谈，了解他们在想什么，如一旦发现士兵有饮食减量或夜不安眠的情况，就要查明是偶然患病还是接到家信情绪不安。弄清真相之后，对患病的士兵就送去医治，家庭有困难的就进行救济，务使士兵安心服役。佟麟阁还十分重视士兵的文化和技能教育，要求不识字的士兵，要在二三年内务必达到能写信、能读书的水平，并要求士兵学习些生产技能，以便退役后能够独立谋生。他的旧部佟泽光回忆说：“佟将军在25混成旅任团长时，曾在野外召集各级军官亲自做各种示范动作。那一次我也参加了。他做了瞄准、投弹、射击、利用地形地物等各种基本动作。他一面讲解要领，一面作示范。不但动作准确，而且所讲要领，深入浅出，大家都听得懂。他作完示范以后，就让大家练习，然后找出各种类型的军官加以评比，效果良好。我还记得他讲评中的一段话，他说：
29军军部‘只有平时把部队训练好，战时才能杀敌制胜。如果训练时松松垮垮，到了作战的时候，无异于把一群穿着军装的老百姓弄到战场上去送死。艺高胆大，一个优良的射手，遇到有十个敌人在距离他二百米处向他猛扑过来，他能够毫不畏惧。因为在战地跑步，二百米的距离需要一分钟。一分钟时间内可以射击十发子弹。这十发子弹弹无虚发，十个敌人就可以全部被消灭，还怕什么呢。’”
在训练和作战时，佟麟阁每次都是有功必赏，有过必罚。他对于犯错误的官兵，打破西北军的惯例，一向不准肉体惩罚。如果问题严重，但没有触及刑律，便责令他们在适当的场合检讨，并提出个人改进措施。凡能认识错误并决心改正的，就不追究，对于官兵的一般错误，主张私下规劝，不再公开批评。
1932年8月，宋哲元任察哈尔省主席。佟麟阁受邀请担任察哈尔省警务处长兼张家口公安局局长。他见军警往往不遵法令，拘押人民，滥行处罚，便颁发禁令，严饬各县局，遇有案件，非法律所规定的，一概不准处罚，作弊者一律严办。其后不久，宋哲元奉命率部赴冀东集结待命，委托佟麟阁代理察省主席兼张家口警备司令。
张家口地当塞外，一天，他带领他的几个孩子在郊外骑马，遥望东北，联想到日寇在东北的横行无羁，顿感祖国江山破碎，深沉地慨叹说：“现在如果多几个像岳飞那样的人，小日本哪敢这样猖狂？”之后，他便在张家口修建岳飞庙一座，勉励当地军民以岳飞为榜样，精忠报国，振奋民族精神，保卫国土家园。
1933年5月23日，日本关东军参谋长小矶国昭向路透社记者发出狂妄叫嚣：“为保卫‘满洲国’西境安全，日军有进驻张家口之必要。”察哈尔省的形势突然间变得十分危急。
1933年5月，冯玉祥通电全国，号召进行武装抗日，佟麟阁立即表示完全拥护。当冯玉祥与佟麟阁会商组织抗日同盟军时，佟麟阁兴奋地挥笔书写王昌龄的《出塞》诗句：
“秦时明月汉时关，万里长征人未还。
但使龙城飞将在，不教胡马度阴山。”
以示决不准许日本鬼子跨越长城一步的决心。之后，佟麟阁、高树勋等14名将领在张家口联名通电，响应冯玉祥的号召，参加抗日同盟军，电称：
奉读宥电，慷慨陈词，抑郁精神，大为振奋，表示今后愿在冯总司令领导之下，团结民众，武装民众，誓以满腔热血，洒遍疆场，保我河山，收复失地。
佟麟阁积极与北路前敌总指挥吉鸿昌、北路前敌总司令方振武等密切配合，并派出第1军的第2师受吉鸿昌指挥，出兵张北，猛烈攻击敌伪军，先后收复康保、宝昌、沽源，之后又乘胜挺进。7月12日抗日同盟军克复多伦，共击毙日军茂木骑兵第4团及伪军李华岑等千余人，同盟军军威大振。
佟麟阁在此期间，运筹帷幄，治军理政，筹备军需，安定后方，救护伤员，收容难民，殚精竭虑，同时他还组织出版了《国民新报》，宣传抗日主张，得到了察哈尔省军民的一致爱戴。
