1928年6月,国民革命军第二次北伐成功。其时,孙殿英率部驻防在蓟县的马伸桥,此地离清朝的东陵仅一山之隔。当时有个惯匪马福田,探知东陵地区无人看守,就伙同其他匪徒窜到东陵盗宝。孙殿英闻讯,抓住这个时机,调动一团兵力,开到马兰峪,打跨了马匪后,借口防匪护陵,又声称&ldo;举行军事演习&rdo;,把东陵三十里内戒严,这个大土匪军长便指挥部下挖坟盗墓,干出了一桩震惊全国的丑恶事件。
不久,马兰峪的满族人民发现慈禧、乾隆坟墓被人挖掘,即报地方当局查办,这样,孙殿英盗挖东陵的消息很快传到全国,各地报纸纷纷揭载,要求严办孙殿英。孙殿英拿出宝物中的一部分送给宋美龄、蒋介石、宋子文、孔祥熙、戴笠等,因而得到保护,可以逍遥法外。虽然国民政府命津卫戍司令阎锡山组织军法会审,以商震为审判长主持其事,但也不过逢场作戏,最后不了了之。数年之内,孙殿英或送或卖,使这批价值连城的国宝失散殆尽。
孙殿英盗墓之后,率部移驻延关、南口一带。不久,全世界军队缩编,各军缩编为旅,孙殿英任四十二旅旅长。1929年初,孙殿英又率部开往胶东,蒋介石命其开赴皖北,他拒绝执行,反而与张宗昌、褚玉璞勾结在一起。蒋介石为拉拢孙殿英,并未责怪于他,还把孙部扩编为新编第十师,将防地改为河南商丘,这样,孙殿英又率部移驻河南。
1930年春,在中原大战酝酿期间,孙殿英看到冯、阎势力较大,便有意依附于冯、阎。冯、阎也希望将孙殿英争取过来,于是,委任他为第四方面军第五路总指挥兼安徽省主席,这样,孙殿英叛蒋而改投冯、阎,令所部开赴豫东、皖北布防,自率一部进驻亳州。在此期间,孙殿英常与冯、阎部重要将领鹿钟麟、宋哲元、孙良诚、徐永昌、徐源泉、石友三等大赌麻将,还故意输钱讨好。不原大战开始后,蒋介石派出大军八九万人向孙部防区进攻,4月,亳州城被围,孙殿英一边抵抗,一边向冯、阎求援,冯玉祥派孙连仲率五个师驰援亳州,至7月,亳州才被解围,历时九十余日。亳州解围后,孙殿英率部退至朱仙镇。不久,所部被蒋军击溃,狼狈逃往黄河。中原大战结束时,孙殿英看到冯、阎败局已定,为求出路,派人赴沈阳见张学良,表示输诚。不久,张学良率部入关,冯、阎失败,孙殿英率部退到山西,驻防晋城一带,张学良将孙部改编为第四十师,孙殿英任师长。这样,孙殿英又投到张学良麾下。
1931年九&iddot;一八事变后,孙殿英升任第四十一军军长。1932年2月,日军三万余人向热河进攻,孙殿英奉张学良之命率第四十一军由山西驰援热河,向赤峰前进。当时,驻守热河的东北军汤玉麟部和万福麟部与敌一触即溃,日军如入无人之境。孙殿英部进抵赤峰,即展开阻击战,相持达七昼夜,后退往猴头沟门,继续与敌作战十余日,最终战败而后撤察哈尔。孙殿英热河抗战,可算得是他一生中唯一光彩的一页。他的部队虽在抗战中受到很大损失,但他吞并了汤玉麟的两个骑兵旅、一个步兵团以及其他义勇军,依然保存着一定的实力。为了扩大影响,抬高自己的地位,他请出进步人士李锡九为高等顾问,韩麟符为政训处处长,中共党员宣侠父为秘书长,还吸收了不少中共党、团员和左派青年到部队。
1933年5月,冯玉祥、方振武、吉鸿昌等在张家口成立察哈尔民众抗日同盟军。孙殿军防地与同盟军的防地接壤,冯玉社派人与孙殿英接洽谈,争取他加入抗日同盟军。蒋介石也派人以察哈尔省主席为饵唆使他攻打同盟军。孙殿英左右为难,对双方也不表态。蒋介石为了杜绝他和冯玉祥的联合,发表他为青海屯垦督办,令其部离开察哈尔,前往边远的青海,准备在中途将其部解决。1934年春,孙殿英率部向西北推进。当时,青海军阀马步青、马步芳,宁夏军阀马鸿宾、马鸿逵都不愿孙殿英染指西北,他们联合起来,发起了&ldo;四马拒孙&rdo;之战。孙殿英久攻宁夏城而不克,旅长杨干臣、于世铭等阵前倒戈,正在进退两难之际,阎锡山又出兵断其归路,蒋介石又趁机明令撤销其本兼各职,孙殿英被迫东撤,于4月初返抵包头,后前往太原晋祠暂时隐居,残部被阎锡山收编。
1936年2月,在冀察地区的宋哲元,邀请孙殿英到北平,发表他为察北保安司令,但不过是空衔而已。1937年七&iddot;七事变后,宋哲元又加委他为冀北民军司令。孙殿英设司令部于房山县城,大批收容由北平溃退下来的士兵、警察、土匪,很快即由一个&ldo;光杆司令&rdo;发展到三四千人马。其后,孙殿英撤退到冀南山区,队伍又发展到一万多人。1938年夏,孙殿英在武汉经戴笠引荐见到蒋介石,蒋介石给了他一个暂编第五军的番号,孙殿英感激得倒地便拜,称蒋为&ldo;再生父母&rdo;。1939年,孙殿英由冀南撤至豫北林县一带,所部改为新编第五军,以刑肇棠、康祥为副军长,归庞炳勋指挥。孙殿英尽力讨好庞炳勋,亲自为他熬制用海洛英和鸦片混合的烟膏,他利用庞炳勋的保护,避免与国民党嫡系部队直接冲突;利用刑肇棠和八路军的关系,从八路军处解决一些服装、弹药。同时,他又和日本人暗中来往,为日后投敌作准备。在他的新五军军部附近,他开设了三个招待所,分别招待国民党将领、八路军和日本人,可谓&ldo;狡兔三窟&rdo;。