1918年，傅作义从保定军校毕业，回到山西，参加阎锡山的晋军。初任独立炮兵第10团见习官，不久，转任排长、连长。任连长时，他带着家眷住在太原，每天天不亮就到营房同士兵一起操练，每逢有班、排长喊操有错误时，他就及时地出列加以纠正，因此各班排长对操练都是兢兢业业，不敢有丝毫的马虎和懈怠。1922年，升任少校团副兼团技术队队长，负责全团技术训练。由于他自身军事技术过硬，又能一身作则，严格要求，体操、射击、劈刺、投弹在全省军事技术比赛中均名列第一。得到阎锡山的赏识和同僚们所称赞。

傅作义记忆非凡，爱兵如子。1923年他升任营长，每天早点名，他不仅能叫上全营几百士兵的名字，而且熟知每个官兵的性格和优缺点，这一下子就拉近了他与全营官兵的感情。千里做官，为的吃穿。旧军队当官的大都欺压士兵，克扣军饷，贪得无厌。而傅作义不仅不克扣军饷，还把自己每月结余的薪金用来给士兵们改善伙食。每到逢年过节，他都用自己的薪金给士兵们买猪肉，包粽子，送月饼，以示关怀。当士兵谁家里有了困难，他就马上解囊相助，常使士兵感动涕零。他爱兵如子的作风。赢得到官兵的信赖。

1924年 8月，第二次直奉战争爆发，阎锡山配合直系，率晋军攻占石家庄。傅作义营担任警戒任务，表现出色，得到晋军前敌总指挥张培梅的嘉许，力保其升任第4旅第8 团团长。

10月，直军将领冯玉祥联合胡景翼、孙岳等发动北京政变，所部改组为国民军。1926年 1月，直奉联合晋军进攻国民军冯玉祥。冯玉祥在腹背受敌的情况下，率部被迫撤出北京，移往察哈尔、绥远。冯玉祥赴苏联考察，部队由张之江、鹿钟麟指挥。国民军围攻大同，与晋军激战，俘晋军旅长韦玉玺，晋军主力大败，仓皇逃守雁门关。整个平绥铁路线上只留下傅作义率领的第八团，像钉子一样牢牢地钉在天镇城。天镇是平绥线上的要点，是国民军的必经之路。傅作义第8团驻守天镇，严重地阻碍了国民军的通路，国民军奋力围攻，展开了激烈的攻防争夺战。天镇城池坚固，傅作义身先士卒，指挥有方。国民军的进攻屡屡惨遭挫败，大有撼山易撼傅军难之感。宋哲元部历时三个月的攻城，天镇城岿然不动。由此显露了傅作义卓越的守城才能。傅作义固守天镇，历时三月，以少胜多，战绩卓著，战后被擢升为第4旅旅长，旋又升第 4师中将师长。由于傅作义能征善战，从1918年保定军校毕业到1926年短短的八年时间，由一个见习排长一跃成为中将，晋升之快，在当时实属罕见。