在張宗昌的魯軍在江浙前線被北伐軍擊潰後，孫殿英隨前線總指揮徐源泉先是退到河南境內。這時，國民革命軍第二集團軍馮玉祥部，正對奉軍第三、四方麵軍張學良、韓麟春部發動猛烈攻擊。徐源泉指揮孫殿英部奉張宗昌之命往豫北增援。為了加強其戰鬥力，張宗昌特意把自己從東北帶入魯地的一個白俄騎兵團，派給孫殿英部聯合作戰。孫殿英率部進入豫北後，其部下徐長齡旅奪回滑縣，任增祺旅攻克衛輝縣。因徐長齡與馮玉祥部北路軍總司令鹿鍾麟有同鄉之誼，鹿寫信勸降，徐長齡為之所動，滑縣複落入國民革命軍之手。任增祺死守衛輝縣城，遭鹿鍾麟大軍圍困，最後寡不敵眾，衛輝縣城被攻破，旅長任增祺被俘，其他官兵多半投降，孫殿英部退守山東。
在北伐軍的強大攻勢下，奉軍和直魯聯軍棄河南、丟山東，節節向北潰退。1928年4月30日，張宗昌放棄濟南，倉皇向東逃竄。徐源泉率孫殿英等部也先後棄山東退到天津南倉，繼又退到河北薊縣、馬蘭峪一帶，6月29日退至薊縣城。正在徐源泉、孫殿英走投無路時，蔣介石出於自身利益，派遣其親信要員、專門負責動員北方各軍響應北伐的何成濬，對徐源泉、孫殿英策反，徐、孫二人見奉、魯軍大勢已去，隻好暫時答應倒戈，並接受了蔣介石的改編。徐源泉被任命為國民革命軍第六軍團總指揮，孫殿英為第六軍團第十二軍軍長，其部下設了四個師，一個獨立旅和一個工兵團，外加部分手槍隊等。至此，孫殿英搖身一變，又成為國民革命軍的一員將領。
孫殿英部來到薊縣後，把軍部設於城內的一座寺廟中。隨後，孫殿英即命人召來遵化、玉田、薊縣三縣的官僚、豪紳、商賈商量軍隊的糧餉事宜。這三縣的頭麵人物來到軍部後，聽了孫殿英的敘說，個個臉上布滿愁容，支支吾吾表示自己的困難。孫殿英大為不悅，強硬地堅持三縣要均攤給養，並一定要在近幾日籌到。麵對孫殿英的蠻橫、強硬態度，各縣官僚、豪紳們隻得硬著頭皮敘說困難的理由。玉田、薊縣的官僚敘說時，孫殿英強忍著怒氣聽下去，但臉上卻露出極不耐煩的表情。在孫殿英近二十年的兵匪生涯中，幾乎每到一地，都要經曆這樣一次次和當地官僚、豪紳打交道的過程，並有一番討價還價不甚痛快的折磨。孫殿英深知，自清末以來，軍閥割據稱雄，戰火頻繁，土匪橫行，土地荒蕪，生意不振，老百姓的日子已勢如水火，家家都麵臨著妻離子散、家破人亡的絕境，哪裏還有多餘的錢財來養活軍隊。況且這遵化、玉田、薊縣一帶又地瘠民貧，比不得江南魚米之鄉，籌集糧餉自是困難重重。但話又說回來，既然要保存這支軍隊，就要吃飯花錢，盡管孫殿英部已改編為國民革命軍，但這隻是一個名分，蔣介石是不會將手中的錢財花在這支被招安的部隊身上的。