冯玉祥的第一个战略目标是解西安之围，扫灭为直系吴佩孚效命的陕甘地方部队。被困西安城内的杨虎城、李虎臣两部，是国民军二主力。李部自天津被奉系张作霖战败后，退至河南，刚刚落脚，又被土著武装四处攻打，无奈边战边退至西安，与杨虎城共同据城死守。陕西地方部队“镇嵩军”将西安围得水泄不通，断绝一切生活供应。到冯玉祥五原誓师时，西安已被围了8个月之久，城内一切荒废地都死尸累累，创造了现代战争史上因围城而使数万平民活活饿死的最惨纪录。5万守城军队最初军纪尚好，后来因饥饿难当，从高处见到谁家有炊烟就打进去抢食物。西安城内百姓先是贫穷体弱者死，后来普通人家死，再后连小康人家也死，最后阶段，一只金戒指换不来一个馒头，因此某些殷实人家也加入饿殍行列。

赵登禹参加了解西安之围的战斗。

冯玉祥派去援陕的先头部队由孙良诚、马鸿逵、刘汝明分别带领。赵登禹属于孙良诚部。赵登禹等西征部队日夜兼程，经过艰苦的行军，于1926年底到达西安。全军如猛虎下山直扑敌营，经激烈的战斗，击溃围城的变乱部队，解了西安之围。

赵登禹团和刘汝明师占咸阳、攻坝桥，绕道王曲、子午镇，北攻雁塔张家村，击溃刘镇华部。西安解围之后，杨虎城称赵登禹和刘汝明为“三秦再造者”。接着他们又分散出击，追剿溃散的叛军及当地的一些土匪武装。

一个月后，赵登禹率部东出潼关，参加攻打河南的战斗，转战于焦作、新乡等地，与奉系张作霖部作战。