1929年5月16日，冯玉祥系的刘郁芬、宋哲元、孙良诚、韩复榘等将领通电指责蒋介石卖国，促其下野，拥护冯玉祥为“护党救国军”西北总司令。5月26日，蒋介石系唐生智、李品仙、何成浚等将领通电讨冯，数冯玉祥十罪。随着蒋、冯战争的准备开始，6月份，蒋介石为部署对冯玉祥的军事到了北平。6月23日，杨虎城由济南赴北平谒蒋介石，请示该师开石家庄的事宜。时为杨虎城部参议的赵鹏九说：1929年夏季，蒋介石到了北平，是准备对冯玉祥的西北军开刀作军事部署，杨虎城为自己的生存也到了北平。蒋问杨如何解决西北军问题，杨告以“威逼分化”四个字，蒋惊异而吃惊，连说“虎城不是粗人”。杨虎城见蒋后又被改变了军事任务。蒋介石为了防备冯军由河南荆紫关东出切断平汉铁路，威胁武汉，就把守备老河口的重要任务交由杨虎城部来担任。8月间蒋正式下令：十四师半个月内全部集中于胶济铁路附近，乘火车直达平汉铁路花园车站下车，再徒步至老河口，所遗防务由陈调元派队接防；并邀杨到南京一见。
杨虎城见蒋时，蒋对他倍加慰勉，说他在山东时的军纪好，当面密示调动他的部队是为了防备冯玉祥部由荆紫关东进，并问他的部队是否能与冯军作战？杨表示他才脱离冯的节制，马上就去打冯，不甚合适，但如果使他守一个地方，冯军来攻，激发了部下敌对情绪，就一定能坚守到底。蒋认为他的话很对，决定使他守备襄樊的前哨老河口。后经蒋的幕僚研究，认为老河口太靠后，不是挡住冯军出荆紫关的要路，乃使杨改守南阳。改守南阳决定后，蒋又当面问杨能守多久？杨说：“只要有米面吃，有子弹打，命令他守多久他就能守多久。”蒋闻之大喜，说：“你曾坚守西安八个月，我相信你可以守住南阳，至于粮食子弹，自然充分供应。”杨遵照蒋的命令，发电报给部队：到老河口后继续转向南阳进发。蒋为了稳固杨部，又给杨加委了“南阳守备司令”的名义。新十四师到达南阳后，蒋介石从汉口发来大米一万包，面粉一万袋，步机枪子弹一百万发及手榴弹、野炮弹和一些修工事的工具。新十四师以1.2万人计算，可足够半年之用。同时配给了杨部无线电一小队，报话机一部，队员十余人，杨部自此始有了无线电通信设备。
1929年冬，蒋、冯战争爆发，冯玉祥却被阎锡山软禁在了山西五台阎的老家，冯的总司令由宋哲元代理。双方主力在洛阳以西作战，宋哲元派刘汝明部由商雒出荆紫关东进。蒋的战略部署则很呆板，他令唐生智的第五路军在洛阳一带对付冯军主力，杨部则在南阳死守，等着对方。而杨虎城对这种布置不以为然，他派商雒籍的一些官兵化装回乡，侦察荆紫关以西的敌情。当他侦知刘汝明部并无后续部队支援，只是孤军出关时，断然改变坐守南阳的战法为“以攻为守”，主动出击，在西峡口设伏兵，伏击刘汝明部。刘部由于无备，先头部队被打得大败，向西退去。11月25日，新编第十四师攻占内乡，俘敌500余名。杨部占领内乡后继续攻击前进，在淅川以东之三十里铺，与敌遭遇，激战一昼夜。刘部终于不支，撤退到磨泥湾、马蹬一带，两次组织反扑。所部因杨虎城亲临前线，军心鼓舞，勇气倍增。刘军则因屡败之余，虽勉强挣扎，但败势已无法挽回。交战不久，即全线动摇，大败溃退，窜回荆紫关，杨部继续追击，刘军弃关不守，一直溃退至陕西商雒一带。12月4日，杨部到达荆紫关，原计划将部队略事整治便打回陕西。当时，部队已将商雒地区的地图发下，准备继续向商雒地区进攻时，忽然接到刘峙电令，告唐生智倒戈反蒋，武汉危急，调杨部迅速回师南阳待命。杨虎城遂下令将荆紫关、淅川等地放弃，固守内乡，以巩固南阳地区防务，其余全部回师南阳。
杨部回师南阳后不久，接到了南京政府的嘉奖令，新十四师改为陆军十七师。
1929年冬，担任蒋介石讨逆军第五路总指挥的唐生智在洛阳以西刚打败了冯军主力，却又与冯玉祥携手言欢，自封为“护党救国军总司令”通电讨蒋。唐率主力由平汉线南下，进攻武汉，总司令部设在驻马店。
唐生智的讨蒋通电事先并未征得杨虎城的同意，却列入了杨的名字。米暂沉后来说：唐生智通电反蒋时，杨虎城正在淅川指挥部队追击冯玉祥部刘汝明，他说：“唐孟潇太看不起人了！我革命的时候，你还是北洋军阀的小喽啰。对蒋介石造反没有什么不可以，但至少你应当事前和我商量商量，你这样搞太看不起人了！我跟蒋是杂牌，跟你唐孟潇也是杂牌，你们双方都是军阀，没有什么优劣之分。”杨虎城虽对唐不满，但为了争取主动，也未通电否认，只是电告当时任杨部驻南京办事处处长李志刚向蒋方表示否认。蒋介石对唐生智的突然叛变，十分惊慌，认为如果唐军进入武胜关，湖南的何键也会起来响应，会攻武汉。如果武汉失守，就丢了半壁江山。他派刘峙为江右讨逆总指挥，在河南信阳一带布防消极堵截。蒋令杨虎城留一部守南阳外，主力开赴信阳归刘峙指挥。
一天早晨，杨虎城收到电台送来一封通过郑州电报局转来阎锡山拥蒋讨唐的通电，他听完电文后，立刻下令：留下第三旅守南阳，以第一旅附第二旅的一个团、一个游击支队为攻击部队；第二旅的两个团进驻方城和赊旗镇作为后方与前线的支撑；自己亲率直属队至前线督战。部队连夜向驻马店出动。第二天拂晓，杨虎城赶到了冯钦哉部的驻地赊旗镇。当他得知冯并没有按命令行动，冯钦哉还未起床时非常生气。当时，天上下起了大雪，道路已被大雪覆盖，冯钦哉以雪大为由不愿出发。杨虎城严厉地说：“你不愿意去，叫勉之把队伍带上跟我走！”说完马上就要出发。冯钦哉看情势不对，马上改口说：“我马上出发，不过你总得把任务交代清楚，究竟去打谁？”杨虎城听此言方改变了脸色，拿出阎锡山的电报让冯看，并对冯说：“本来我看见蒋家的天下不稳了，因而决定同唐孟潇（生智）合作。可是昨天我接到这封电报后，一想是由郑州电报局转来，你想郑州是唐孟潇的后方，阎锡山讨他的通电，能由他的后方电报局转到各方面，证明他的方寸已乱，还能成什么气候！先下手为强，因而我决定奔袭驻马店，给他个冷不防，戳穿他的心脏。”冯钦哉听了杨虎城的这番开导，笑着说：“不用说了，你同青苑他们在这里休息一下，叫子恒归我指挥，我给咱打头阵。我们经春水、牛蹄之线前进，你们在后边打接应就是了，咱们来他个‘李愬雪夜袭蔡州’。”
当时，大雪覆盖了道路，人马行军十分艰难，经常发生人或牲口掉到沟坑的险情。就连杨虎城也连人带马掉入了雪坑，费了好大劲，才拉上来。部队克服了种种困难，终于在1929年12月31日下午先后到达距驻马店30华里的沙河店地区。
1929年12月31日的午夜时分，杨虎城部趁敌不备两个旅的主力混进了驻马店城区随即发动攻击。一时间，枪声四起，火光冲天，驻马店内乱成一片。唐生智的前敌总指挥晏勋甫不知去向，指挥机能完全破坏，部队无法形成有组织的战斗力，只有到处乱跑，束手待俘。早饭时分，杨虎城率师部到达驻马店。杨虎城径直在市内到处巡视，一方面检查军纪，另外调整部署，做好战斗准备。唐生智得知杨虎城部袭击驻马店后，立即部署部队反扑。但他错误地认为攻进驻马店的，只是杨部的少数人，因而仅以一营一团的兵力反扑，结果1930年1月1日上午至3日早晨连续两天的进攻，均被各个击破。当他们发现判断错误，集中兵力准备总攻时，为时已晚，杨虎城部已全部进入阵地，严阵以待。1月4日拂晓，是反攻最激烈的一次。龚浩集中了两个旅的兵力，由驻马店西南猛攻，偏碰上早已做好准备的杨子恒部。同时，在驻马店俘获的中央炮兵团也全部加入战斗。虽然龚浩、刘兴两师的战斗力并不弱于杨虎城部，但徒以疏忽在前，自大于后，才使杨虎城部得以从容部署，反客为主，因而进攻数次，均未得逞，只好知难而退，集中到驻马店以东地区，形成对峙的局面。
杨虎城占领驻马店，给唐生智以致命的打击。当蒋介石、刘峙初接到杨虎城告捷的电报时，都不信杨虎城建了这么大的奇功。据说刘峙还疑惑杨虎城与唐生智设立圈套，诱歼第一师的主力，迟迟不进，因而一再电询进入市内的是否正规部队，进去了多少，龚浩、刘兴两师是否动摇。直到唐生智部与杨虎城部激战一昼夜后，龚浩、刘兴两师离开平汉线转移到驻马店以东地区时，刘峙才派铁甲车到确山来联络。第一师与十七师在确山会师后，决定将龚浩、刘兴两师包围于驻马店东郊而歼灭之。根据以上的决定，杨虎城当即下达了攻击命令。夜间11时攻击开始，杨虎城于1月7日夜10时左右，亲到驻马店东寨前沿指挥。攻击开始后，战斗很激烈，刘兴师几次将第二旅韩寅生团压迫到驻马店东寨墙根，杨虎城的手枪营也参加了战斗，杨虎城还亲到寨墙上指挥，他的秘书王菊人紧跟在他的身后，连帽子都被子弹打穿了，卫士好几个负伤。由于杨虎城坚持在前线指挥，部队没有退却，继而转危为安。
与此同时，郑州附近的魏益三部也落井下石，将唐生智后方的郑州仓库没收。长葛洲一带的徐源泉部亦通电讨唐。龚浩、刘兴虽系唐生智的基干，但面对四面楚歌，无心恋战，与杨虎城部激战不到5小时，即向遂平、西平、漯河一带撤退。1月8日上午，刘峙乘铁甲车来到驻马店，代表蒋介石慰勉杨虎城，同时与杨虎城商定：第一师、第十七师与四十八师共同对唐生智部形成包围，将其歼灭在漯河、郾城一带。当天下午杨部即按照指定的路线开始了追击。在几支部队的合围下，先是唐生智化装出走，后来龚浩、刘兴也丢下部队悄悄溜了，剩下群龙无首的部队在漯河车站全部缴械投降。
至此，讨唐战争因杨虎城发动驻马店战役的胜利而结束。杨虎城部俘获唐部官兵四五千人，缴获野炮六七十门，步、机枪三千多支，其他军用物资极多。1月9日，唐生智通电下野，表示悔过。1月13日，刘峙通电宣布，“讨唐任务已告完毕”。在讨唐战争中，蒋介石原来把杨虎城当陪衬用，计划只要求杨部能侧击唐军的右翼，协助刘峙主力作战。不成想杨虎城竟独挑了大梁，用奇袭战法一举解决了战争的关键，实出乎意料。当收到杨的报捷电后，蒋除复电对杨备极嘉奖并着查报有功官兵以凭叙奖外，立即批发了奖金10万元；接着明令把十七师扩编为第七军，由杨虎城任军长兼十七师师长。冯钦哉为了邀功，在攻入驻马店后用缴获的电台，用明码越级给蒋介石发了一个电报，说他率部已攻占了驻马店。蒋为了拉拢冯，战后亲自召见了他，当面给予夸奖。由此，蒋、冯之间建立了直接关系，为冯钦哉在西安事变时投蒋叛杨埋下了伏笔。为了表彰杨虎城在讨唐战争中所立奇功，南京国民政府于1930年1月和2月先后授予杨虎城二等、三等宝鼎勋章各一枚。驻马店战役是杨虎城军事生涯中的杰出的代表作之一，也是他自从军以来，独立策划发动的规模最大、缴获最多、影响最大的战例。杨虎城率部返回南阳，因缴获甚多，负责看守的手枪营转运了数月方才运完。蒋介石对此役的缴获也十分垂涎，几次去电，要走了绝大多数的大炮。杨仅留下少数补充了炮兵营。
1930年4月1日，阎锡山发表通电在太原就陆、海、空军总司令职，宣布率军陈师中原讨伐蒋介石。同日，冯玉祥、李宗仁通电分别在潼关、桂平就任副司令职。历史上的蒋、冯、阎大战拉开了帷幕。蒋介石7月发表杨虎城为讨逆军第十七路总指挥，令他担任平汉铁路以西广大地区的作战任务，即向西防守荆紫关，向北协同平汉铁路正面蒋军的进攻。李志刚回忆说：“平汉路方面蒋方部队，除杨部外还有徐源泉、上官云相、萧之楚等军。阎、冯方面有樊钟秀的第八方面军作主力，配合一些河南土著部队。不论是从蒋介石还是从阎、冯看来，双方的这些杂牌部队，都是不可靠的，但也是可争取的。因此，双方对这些杂牌部队都进行了秘密争取工作，互相争夺。”“蒋介石知道这些杂牌军不易指挥，他对症下药地派何成浚为第三军团指挥，指挥平汉铁路方面作战。他来做平汉线方面的总指挥官，怎样指挥呢？我记得1930年5月间，他由武汉进驻漯河，先把吃、喝、嫖、赌、吹搞个全套，杨虎城不会打牌，请人代打也得奉陪。何的参谋长朱传经对我说过：‘何老总这一套是高明的，起码把他们牵住不去打别的主意，平汉路根本不是决战的方面，只要内部不发生变化，能在对峙中顶得住，就是胜利。’事实上，平汉路双方杂牌军队谁也没有卖力气，就这样对峙了几个月。7月间，阎、冯联合汪精卫等在北平开扩大会议，决定组织政府与南京政府抗衡，这时双方更是造谣离间，秘密勾结，已到了不择手段的程度。北平开扩大会议开幕时，北平报纸就登出杨有代表参加。一次我由汉口到南京，于右任、邵力子都问我杨的真实态度如何，何成浚的几个重要幕僚陈光祖、杨揆一等也常用玩笑的口气向我探听杨的态度。所以办事处不但要宣传作战胜利，还要随时辟谣。在四五月间，冯玉祥先后派徐维烈、赵燕卿密来拉杨反蒋。杨用优待方式把他们软禁在南阳。但杨还是十分注意探听蒋及阎、冯双方的军事、政治变化。当陇海路主战场胜负未分的时候，杨要我切实注意该方面的战况，随时密报。”
1930年6月21日，国民政府令，特任张学良为陆、海、空军副司令。八九月间，张学良率奉军入关，介入蒋、冯、阎大战。冯、阎在山东和陇海路相继失败。蒋介石要求其在平汉路的部队，分五路向陇海路西段挺进。杨虎城部为最西面的一路，任务是攻占洛阳。杨虎城纵观全局，认为冯、阎必败。接受命令后于9月初留下第三旅和第三、五补充旅三个旅留守南阳。自己亲率主要兵力出发，从叶县、鲁山、宝丰、临汝等地的冯军防御间隙中挺进到了龙门以南。在龙门与冯军宋哲元部发生激战，龙门为洛阳屏障，地形险要，过此即直达洛阳，地平衍，无险可守。时宋哲元驻洛阳指挥作战部队，派重兵扼守龙门。
杨虎城率部抵达龙门后，面对强敌，他将部队分作三路发动进攻。他将部队的两个主力旅分置左右两路，自己只率少数部队居中。战斗激烈时，他尽量分拨正面部队加强两翼，仅留手枪营两个连在正面佯攻，牵制敌人兵力。当时有人顾虑正面兵力太单，恐为敌所乘，他固言无妨，只尽力督催左、右两翼加紧攻击。战七昼夜，终将敌军击溃，双方伤亡均极惨重。事后有人问杨虎城，当战激烈时，尽量增加两翼兵力，弃正面不顾，何以必然取胜？杨说，龙门为攻占洛阳必争之地，敌人正面配备兵务必厚，但因处于防御地位，不敢贸然出击，两翼仅为掩护正面，兵力不会太强，我军蹈以乘虚，以我之强，攻敌之弱，且我不在此面还留有佯攻部队，知人不明真相，此即兵家虚虚实实之计，必可克奏朕功。战斗结果证明了杨虎城这一军事预测的准确性和指挥的卓越性。
杨虎城攻占龙门后，即迅速向洛阳围攻，他进驻西工，指挥攻城部队。这时宋哲元已退驻孟津，与刘汝明、冯治安部会合，洛阳仅留葛云龙师和警备司令徐俊卿部驻守，杨将军为了减少作战损失，改用政治方法解决，他派人入洛阳城面见葛、徐等晓以利害，葛、徐等见大势已去，亦允归城，唯于各项条件未恰当，往返磋商，历有旬日。这时，蒋介石电令杨虎城部迅速向陕西进发，杨虎城遂将围攻洛阳的任务交给了其他部队。
随着蒋介石在战场上的胜利，占领陕西后由谁执政的问题提到了议事日程上。经过一番深思熟虑，1930年10月23日，蒋介石给胡汉民发去了“拟先提杨虎城为陕西省府主席以鼓杨勇气”的电报。1930年10月24日国民政府国务会议通过了任命杨虎城为陕西省政府主席的决议。
蒋介石之所以将陕西省交其管理，分析起来大致有以下因素：一、蒋介石系统发源于中国的南方，其本人又是南方人，在北方缺乏社会基础；而西北特别是陕西曾是北洋政府近年又是冯玉祥的大后方，这些力量都需要清除。二、陕西地方文化沉淀太厚，知识层面非常敏感，地方人士本身不团结还排外，外籍官员不易统治。蒋嫡系的陕籍将领关麟徵、杜聿明、张耀明等资历太浅，不孚众望，在地方没有号召力。三、陕西自民国以来一直战乱不断，加之灾荒接连，1929年（民国十八年）刚刚遭遇了特大旱灾，饿死百姓无数。经济上问题很大，绝不是什么富庶之地。四、杨虎城是冯玉祥的叛将，用他来对付冯在西北的残余力量比较适宜；杨在陕西征战多年，特别是西安守城后在地方享有一定的声望和社会基础；杨本身没有文化，人虽“不粗”，但还是一介武夫，打仗可以，治省未必可以，搞得不好了随时撤掉即可。由于有这些考虑，陕西的政权就交给了杨虎城。蒋杨之间的关系可以说是进入“蜜月期”。杨虎城对整个形势认识很清楚，他对蒋的基本方针是，在其不危及根本利益时，以服从合作为主；政治上表面保持一致，实地里自搞一套。杨虎城亦自言“蒋介石之所以把陕西政权交给我们，是形势所迫不能不如此”。
