利用全国上下反复辟的情绪，组织“讨逆军”讨伐张勋。阎锡山立即响应，通电反对复辟，并派兵北上，声援和支持段琪瑞。段琪瑞再次控制中央大权之后，大力支持阎锡山扩编军队，壮大势力。山西的军队由原来的一个混成旅，扩充为四个。一下子增长了好几倍。
段琪瑞重掌中央大权之后，拒不恢复张勋复辟时废弃的《临时约法》和国会，并以参加世界大战为名，向日本借巨款出卖国家利权。孙中山先生视《临时约法》为民主共和的象征，不能容忍段的倒行逆施，以护法军政府大元帅的名义，宣布段琪瑞为民国的叛逆，出兵北伐，开始了“护法战争”。
北洋军队与护法军队的战斗打响后，主要战场集中到了湖南。段琪瑞四处调兵遣将，电令阎锡山派一混成旅入湘，支援北洋军镇压“护法运动”。阎锡山这时不再顾虑得罪孙中山的问题，也根本不曾虑及什么维护民主共和的民国法统，立即派商震率一个混成旅开往湖南。山西的军队远征几千里之外，也算是破天荒的大事。开始时，劲头十足，到湖南后也打了几个小胜仗，但由于局势变化太快，不久就成为一支陷入重围的孤军，在湘潭遭到伏击，全军覆没。晋军的这次远征，只是给山西人留下了两句打油诗：“大将南征胆气豪，交枪没有打收条。”而护法战争，也由于西南军阀关心的只是各自的实力与地盘，不久后就宣告停战。孙中山曾痛切地指出：“吾国之大患，莫大于武人之争雄，南与北如一丘之貉。”
阎锡山这次出兵，损失不小。率兵出征的商震等人还担心受到处罚，但阎锡山却表现得异常大度。不仅设宴给逃回来的部下“洗尘”，还轻描淡写地说：“这一次战事，事先蒙一点也不了解，累得你们吃了一场苦头。”不过，他不惜代价地一心追随段琪瑞，也换得了实惠。他逼走黄国梁后，已经把军权牢牢地掌在了自己手中，当然还想着得到政权。这么些年来，主管行政的长官的名称经历了民政长、巡检使到省长的变化，人也换了一茬又一茬，但他兼任民政权的梦想一直未能实现。因为主管民政的民政长官，需要由北京政府任命。袁世凯死后，接任总统的黎元洪给山西任命了省长。“府院之争”时，阎锡山认为时机已到，就把黎元洪任命的省长赶走了，自己以“护理”的名义，临时代理省长职务。但这总是“名不正言不顺”的事，即便是走形式，也还需要北洋政府有一个正式的任命。在追随段琪瑞讨伐张勋时，段就表示了让他兼任省长的意向。又经过一番紧锣密鼓的活动，到1917年9月3日，北洋政府任命他为山西省长的电令终于下来了。至此，阎锡山通过精心策划的阴谋，也通过“合法正当”的渠道，真正集山西军政大权于一身，时年34岁。
从29岁到34岁，人生途程中只不过短短的五年。历史在这五年中发生了巨大的变化。阎锡山从一个普通的武官，一跃而成为执掌山西大权的地方实力派，除了命运对他的照顾之外，他的谋略、才能、手段、风格，当然是不可忽视的主要因素。这期间，经历过几次巨大的艰险，坎坷的磨难，既使他的才能得以展现，也使他的才能得以提高。此后，随着位置不断上升，实力不断增强，他的眼光逐渐从山西扩张开去。
二、施展手段 乱中取利 入主“四·九”小朝廷
集山西军政大权于一身，有了山西这个根据地，经过多年苦心经营，实力日渐增强，野心就不断膨胀起来； 凭着善于韬晦，善于算计的本领，在形势不明朗时，与各方都拉关系；大势已定时，瞅准时机出手，频频获得厚利；参加第二次直奉战争，开始走出山西，加入逐鹿中原的行列，成为重要的地方实力派；联合直奉反冯，将势力范围扩大到绥远；参加北伐，联蒋讨奉，成为大胜家，势力扩大到晋、冀、绥、察四省和平、津；联冯反蒋，中原大战，谋略、诡计、智慧和卑劣，无所不用其极，表演淋漓尽致，势力和名望达到了巅峰；但也从此进入下坡路；
联冯拥段倒直，开始走出山西
阎锡山将山西军政大权独揽在手，当然欣然自得。与此相应，他的野心也就更大，把山西当作自己飞黄腾达的起点，已经不再满足于这一方小天地。站在太原看全国，清政府倒台后最有实力的袁世凯死掉了，暂时没有什么力量能够统一天下。如同中国历史上每次改朝换代时的状态一样，强力人物的死亡，也就意味着秩序的消失。国家也就陷入了群雄割据，竞先逐鹿的大混乱。军阀之间的混战，给人民带来无尽的灾难，也给那些有实力争地盘的军阀们带来了机遇。
阎锡山看到了这种机遇，常常感到自己治下的这个偏僻省份民穷力薄，认为增强实力才是最大问题。他提出了“保境安民”的口号，对外界的争斗采取“中立”，苦心经营山西，并凭借山西表里山河，易守难攻的优越地理条件，为自己的割据和发展打下坚实的基础。他大力扩编军队，将山西的兵力扩充到2万余人；在一片空白的基础上，发展起了山西的军火工业；并推行所谓“六政三事”，加强以村为基础的行政建设，发展经济，稳固了统治的基础。随着实力的渐渐增强，阎锡山开始把目光对向省外，谋划着走出山西。
第一次世界大战结束后，随着英、美与日本争夺中国的斗争的加剧，他们各自扶持的军阀势力的矛盾也就进一步激化。1920年7月，英、美扶持的曹锟、吴佩孚的直系向日本扶持的执掌北京政权的段琪瑞的皖系发动进攻，点燃了直皖战争的战火。出于对段琪瑞的“师生情谊”，加之阎锡山谋算有误，认为段的实力雄厚，吴佩孚不是对手，因此，曾准备出兵石家庄，与皖系呼应，断吴佩孚的后路。不料，开战不久，直系吴佩孚部突袭皖军司令部得手，奉系也协同直系作战，皖军受到两面夹击，迅速全线崩溃。段琪瑞宣布辞职，北京政权落入直、奉两系军阀手中。这时，山西军队已经开到娘子关，军队的调动赶不上政治形势的变化，阎锡山的处境异常尴尬。他急中生智，摇身一变，改头换面，顺风使船，赶快派人带50万元到保定对直系“劳军”。由讨伐摇身一变而成为慰劳，阎锡山的手段真如魔术般善变。此次失误，使阎锡山看到混战的形势真是瞬息万变，稍有不慎，就会陷入难逃的泥坑，因此，对介入各派争斗更加小心翼翼起来。
段琪瑞垮台，日本失去皖系军阀这个得力工具后，就加紧扶持另一个工具奉系军阀。因此，直、奉进入北京共同组阁不久，双方的矛盾就激化起来。由此引发了1922年的第一次直奉战争。直军大胜而奉军溃败，张作霖被撵出关外。直系军阀曹锟、吴佩孚暂时获得北洋政府大权。
直奉战争期间，阎锡山宣布山西严守中立，不允许任何军队开进山西或借道山西。奉行所谓“三不二要”：不入党派，不问外省事，不为个人权利用兵；要服从政府命令，要保卫地方治安。也就是说，不管谁执掌了中央政府权力，阎锡山都表示“服从”，避免成为排斥打击对象；与周围的关系，则主张“与邻省联络，使能不为我患，或竟邻疆乐与合作，进而为我用，代我御侮”。冯玉祥曾电请他出兵帮助直系，被他婉言拒绝。
直系执掌中央政权后，阎锡山表现出“服从”的驯顺。他对直系处处讨好，极力显示出关系密切的姿态。当吴佩孚鼓吹“法统重光”的高调时，他紧跟着通电赞成恢复旧国会；1923年10月，曹锟贿选总统时，山西还提供了50万元的贿选经费。亦步亦趋的小心，换来的却是直系图谋将山西纳入自己势力范围的一次次阴谋，这让阎锡山既头疼又恼火。他先是得到密报，说直系企图削夺其省长的职务；后来吴佩孚又多次施加压力，向山西狮子大开口索要军饷100万元，又索要子弹60万发，使阎锡山穷于应付而深怀忌恨。现实处境的逼迫和威胁告诉他，需要迅速改变以前闭关自守的策略，积极“拉朋友”以加强自己的地位。
美国大力支持直系军阀，先后卖给直系军队步枪万余支，机枪数百挺，并且帮助吴佩孚组织了飞机队。日本为了与英美势力争雄，也积极支持奉系军阀。有帝国主义势力在背后操纵，直奉双方的矛盾日益尖锐。1923年10月，直系头子曹锟以40万元的高价收买国会议长，以每张选票5000到10000元的价格收买议员，在军警的严密监视下，“当选”为大总统。这种卑劣行径，激起了全国各界的义愤。奉系利用四面八方反直的情绪，联络段琪瑞，联络广东以孙中山先生为首的革命派，结成“反直三角同盟”，与直系相对抗。张作霖还暗中联络直系的重要将领冯玉祥，准备里应外合，用武力将直系政府推倒。 此时，山西的阎锡山成为各方极力拉拢的对象。一方面，山西的实力已经为各方看重，另一方面，山西的重要地理位置，更是企图得到北京大权的势力不能不重视的。眼看着山西的身价越来越高，阎锡山认为这是走出山西的大好机会。但在阎锡山的账本中，计利的收入非常仔细而计亏的付出却总要略去。战争必然有胜有负，要能保障自己次次获利，就得保证自己永远站在得胜的一方。面对各方的游说和拉拢，经过精明算计，阎锡山看到局势并不明朗，哪家取胜尚难以预料，因而不能过早地将自己的命运系在任何一方身上。他召集心腹频频开会，一再强调，对付各方说客，必须统一口径：无论哪方的人来，都不能说太肯定的话。我不表示意见，你们也不能表示。
一时间，各方说客纷纷来到太原。吴佩孚的代表顾祥麟曾是阎锡山在日本士官学校时的同学，并在山西做过事，后因吸食鸦片为阎所恶，离开山西后投靠了吴佩孚。阎锡山让部下尽量和他拉紧一点，“叫他在吴佩孚面前给咱们多说几句好话”。并且特别说明，他爱抽大烟，就送他几斤好烟土。见面时，阎锡山表示：老袁死了，老段的力量也分散了，现在玉帅（吴佩孚）是天下一人，我不跟着玉帅走，还能跟着谁走呢？见到段琪瑞的代表张吉士，阎锡山表示：我能帮忙，一定帮老师的忙。有几分力量，一定帮几分。同张作霖的代表于国翰见了面，阎锡山满口答应说：我能帮忙的地方，一定帮忙。孙中山指派张继以私人名义，用同盟会的旧关系，给阎锡山等人写信，要求山西协助北伐，打倒直系。阎锡山亲自拟函回复，表示：孙先生此次参加北伐，革命同志无不欢欣，我们自当尽力相助。阎锡山这样在各派势力之间打太极拳的同时，又向各方派出自己的联络代表，以便进一步摸清各派实力，随时掌握情况，以寻求自己应变的最隹时机和方式。
1924年9月17日，张作霖进军山海关，打响了第二次直奉战争。这是一次大规模的军阀混战，双方投入的兵力达50多万。因为前线战斗激烈，直系屡屡告急，吴佩孚秘密率卫队到山海关督战，北京于是出现了后院起火的迹象。山西驻直方的联络代表台寿铭发回急电，称冯玉祥将要倒戈发动政变，请阎锡山务必注意。阎锡山连夜召集亲信开会，研究对策，以防止败兵向山西窜扰为名，决定加强娘子关的兵力。实际上，也就是作好了随时向外出兵的准备。
正当直奉两军在山海关附近激战时，冯玉祥由古北口秘密回师，于10月23日发动“北京政变”，占领北京城，囚禁了曹锟，迫使曹锟下令停战，免去吴佩孚的职务。冯玉祥将自己的部队改称“中华民国国民军”，邀请孙中山先生北上共商国事。而这时，奉系则主张请段琪瑞出山。阎锡山没有忘记段琪瑞对自己的恩情，很快致电冯玉祥，表示要推戴段琪瑞复出。
局势已经明朗，阎锡山便不肯再模棱两可，决定正式出兵，联奉拥段倒直。10月28日，阎锡山任命第二师师长孔繁尉为左翼总指挥，率三、四、五、七四个旅向石家庄进军。计划拦腰截断京汉路，阻止直系的援军从河南、湖北开往北京。这是山西军队首次以重兵开出娘子关，也标志着阎锡山从此正式加入了逐鹿中原的枭雄行列。晋军于11月1日便进据石家庄。
石家庄为兵家必争之地，直系在河南、湖北的军队还扬言要北上。石家庄面临着一场激烈的厮杀，阎锡山担心孔繁尉力不能胜，又派张培梅接任左翼总指挥。张培梅是阎锡山的学生，为阎锡山担任大都督出过大力，深得阎的信任。张本人性格刚直，敢做敢为，此次能到石家庄前线任总指挥，以为是大有作为大显身手的机会。虽然阎锡山反复交代，晋军此次出兵的目的，以虚张声势为主，使南边的直军望而生畏，不敢北上，能应付段琪瑞和张作霖就行了，万万不可损兵折将。如果损兵，虽胜不取。但张培梅还是想做出个样子来，让世人不敢小看，因此，在零下十多度的严寒中，亲率卫队露营野宿，并命令五旅、七旅二部也下车野宿，迅速修筑防御工事。不料，七旅旅长龚凤山行前曾得到阎锡山以保存实力为主的密令，而五旅旅长刘树藩又以为龚凤山是阎的亲信，处处看着他的作为行事，因此，二人认为张培梅是小题大作，自找苦吃，对张培梅的命令敷衍了事。张培梅因此十分恼怒，决定召开军事会议，严惩抗拒军令者。龚凤山和刘树藩又找借口只派参谋长出席，于是张培梅更加忿恨，触动杀机，命令将二人就地正法，并且枭首示众。辛亥革命后已经取消了杀头的刑法，随军没有刽子手，执刀者也没有经验，连续砍过几刀，才把人头砍下，把血肉模胡的人头挂在营门示众。这一下，把其它军官都吓得失魂落魄，再没人敢对张培梅的命令有一丝怠慢。
晋军两个旅长被砍头的消息传回太原，阎锡山十分惊骇，怒气冲冲地说：“鹤峰（张培梅的字）如此胡闹，擅杀团长，形成独立，石家庄人心恐惶，不能不即时出动镇压！”当即命令另一亲信杨爱源做好准备，要亲自出马问罪。幸亏号称晋军“诸葛”的南桂馨出面调停，劝阎锡山不要操之过急，又亲自到石家庄前线去观察动态，并劝张培梅自