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  清末新軍建設計劃在陝西成立陸軍第三十九混成協,由陝西督軍負責建立。1912年,辛亥革命後,民國成立,袁世凱委任親信陸建章任左路統領兼北京總統府警衛軍參謀官(後升警衛軍統領)。1914年,陸建章以此部隊擴編為陸軍第七師師長,由北京政府任命討伐陝西民變首領白朗名義進軍陝西,並取代原陝西都督兼民政長張鳳翽,成為新的陝西都督(全名:武將軍督理陝西軍務)。後來,陸建章委任其內侄女婿馮玉祥任第七師左翼第一營營長。以後,此營擴編為第十四旅、混編第十六旅,馮玉祥亦隨著部隊擴編升任旅長,並在西北募兵建軍。軍閥史中各路軍閥大多在出生地發跡,馮玉祥以安徽人身份在西北立足,根源由此開始。  1915年袁世凱稱帝,陸建章為擁護者之一。陸建章隸下的混編第十六旅在當時雖然效忠袁世凱政府,但是並未接受北洋軍元老王士珍呼應發電報擁立袁世凱的要求。在北京政府的命令下,混編第十六旅開往四川準備討伐護國軍,途中與遭到護國軍擊潰的混編第四旅會合。當時混編第四旅第二團第二營營副為馮玉祥的舊友鹿鍾麟,因此第二團接受改編加入混編第十六旅,這批部隊因為之前立場未明確表態的遠因下與護國軍私下達成協議,實際上並未和護國軍直接作戰,這作法保全了馮玉祥日後興起的家底。這批部隊直到1920年後再度回到西北,這段空白時間則在北洋軍系的互鬥間西北未有長時間的根據勢力。  1916年,陸建章旗下的陝北鎮守使陳樹藩反對帝制,因此獨立自號陝西護國軍總司令,與胡景翼合作擊潰了陸建章之子陸承武率領的陝西第一混成旅,陸承武亦被俘虜。作為愛子安危的交換條件,陸建章主動將其權利讓渡給陳樹藩。陳樹藩由此創立“陝軍”,胡景翼則藉此取得陝西督軍之位,西北軍此時為雙頭領導之局。  1918年,中國國民黨元老、書法家于右任在孫中山的指示下由胡景翼協助回到陝西組織成立“靖國軍”,手下有樊鍾秀、楊虎城等將領。這導致身為安徽派卻與北京政府關係密切的陳樹藩不安,兩方多次發生衝突。為此1919年皖系軍閥控制的北洋政府派徐樹錚出兵西北解決問題,其手下的軍隊改稱“西北邊防軍”。徐樹錚在1918年殺死陸建章。幾年之後,徐樹錚被馮玉祥殺死。

  在馮玉祥的連襟陝西省長閻相文給直係軍閥的曹錕、吳佩孚的推薦下馮玉祥所部擴編為師。1921年閻相文因為工作壓力過大自殺。馮玉祥趁機接掌西北兵權,任陝西督軍、河南督軍。1922年,馮玉祥任陸軍檢閱使。1923年5月11日,裁撤蒙疆善後委員會,同時成立西北邊防督辦公署,由大總統曹錕特任陸軍檢閱使馮玉祥為西北邊防督辦,其職責為管理內、外蒙古及新疆地方事務,對西北地區邊防負有軍事上、行政上的完全責任。不久,政府又發表馮玉祥兼任甘肅督辦,他委派劉鬱芬代理,蔣鴻遇為幫辦,後又保舉薛篤弼為甘肅省長。  1924年,第二次直奉戰爭中,吳佩孚任命馮玉祥為第三軍總司令,令其出古北口進擊開魯攻擊奉系軍閥,但馮受奉系賄賂,和駐北京的孫嶽、胡景翼聯合反戈佔領北京,發動北京政變,改名“國民軍”,造成直系兵敗。馮玉祥囚禁直系首領曹錕,但因為自己兵力不過4萬人,請出皖系段祺瑞執政,驅逐溥儀出宮,邀請孫中山北上。孫到達北京後於1925年初病逝。1925年1月,馮玉祥就任西北邊防督辦,所部也就被稱之為“西北軍”。在蘇聯支援下,馮的部隊達到15萬人。  1925年底,國民軍參加長江中游的吳佩孚和長江下游的孫傳芳聯合發動的反奉戰爭。11月22日,奉系將領郭鬆齡在馮玉祥的支援下,在直隸灤州倒戈,將所部改稱東北國民軍,迅速回師佔領山海關、錦州、新民等地,直逼瀋陽。12月24日郭鬆齡兵敗被捕,次日被殺。張作霖揮師南下入關,挺進京津。1926年1月直、奉聯合,攻擊國民軍。在其攻勢下馮玉祥下野,去蘇聯考察,西北邊防督辦一職由張之江代理。3月奉軍在日軍的掩護下佔領天津。三·一八慘案之後,1926年4月9日國民軍驅逐段祺瑞。隨後國民軍被直、奉聯合擊敗,撤出北京,1926年5月到8月在南口大戰失敗後撤回至西北。

  國民軍的主力是馮玉祥、胡景翼、孫嶽下屬的三個軍。胡景翼的手下多為靖國軍的舊部。胡景翼病死後,其手下部隊多投奔馮玉祥。另有奉系郭鬆齡殘部由魏益三率領加入國民軍的第四軍和脫離張宗昌加入國民軍的方振武部第五軍。  1926年8月馮玉祥回國。之前1月直系吳佩孚手下劉鎮華的“鎮嵩軍”進攻西安的楊虎城,圍城8個月,9月被馮玉祥派鄧寶珊率孫良誠和吉鴻昌擊敗。劉鎮華投入馮玉祥門下。  馮玉祥1926年9月17日在綏遠五原誓師,任國民革命軍聯軍(後改國民革命軍第二集團軍)司令,宣佈率領所部9個方面軍全軍加入中國國民黨。1927年5月出兵潼關,參加國民革命軍北伐。部隊達到25萬人,後達到40萬,這時的西北軍達到頂峰。同年響應南方的蔣介石和汪精衛進行清黨反共。  北伐時期國民革命軍有四個集團軍,分別是蔣介石的第一集團軍、馮玉祥的第二集團軍、閻錫山的第三集團軍、和桂系李宗仁白崇禧的第四集團軍。  1927年馮玉祥所部渡過黃河,1928年參加第二期北伐,佔領天津。1928年初,二次北伐結束,西北軍實行縮編,全軍縮編為十二個師,共22萬人。

  1929年北伐成功後,由於裁軍問題,馮玉祥與蔣介石產生了矛盾,導致蔣馮戰爭,但由於閻錫山軟禁馮玉祥和韓復榘、石友三改投蔣介石西北軍很快失敗。  1930年馮玉祥率所部參加中原大戰,聯合閻錫山、李宗仁等對抗蔣介石,是反蔣方的主力。初期吉鴻昌等殺得陳誠大敗,但因為閻錫山的“晉軍”支援不利和張學良入關支援蔣,最終失敗。馮玉祥下野隱居。西北軍被蔣介石解散收編,餘部被縮編為宋哲元的第二十九路軍、孫連仲的第二十六路軍、吉鴻昌的第二十二路軍、樑冠英的第二十五路軍等,以及之前投蔣的韓復榘、石友三的部隊。  宋哲元的部隊被張學良改編為國民革命軍第二十九軍,成為東北軍作戰序列,是後來長城抗戰、盧溝橋事變中的主力。在喜峰口威震日軍的“大刀隊”就是建於1916年的馮玉祥的手槍隊。在國共內戰末期淮海戰役中,這支部隊在第三綏靖區,其中的一部分在張克俠、何基灃的帶領下投奔解放軍。  孫連仲的部隊駐紮華東,後來成為臺兒莊大捷的主力。  韓復榘鎮守山東對日軍臨陣退縮被國民政府處決。石友三則在包括日本人在內各方勢力之間多次反水,最終被手下殺死。  這一時期,最終各支隊伍已經自尋出路,但宋哲元成為眾將領尊重的“大哥”,這種聲望是從中原大戰時期開始的。而馮玉祥則居於泰山悉心總結經驗,同時仍與過去的部下們保持著聯絡,並參與了察哈爾抗日同盟軍的事件。做為過去的首領,馮玉祥仍受到山東的控制者韓復榘的尊重。

  楊虎城在1929年投蔣,在蔣唐戰爭中擊敗唐生智。1930年中原大戰後,西歸升格為國民革命軍第十七軍,6萬多人,被稱為“西北軍”。1936年西安事變後,縮編為國民革命軍第三十八軍,由孫蔚如率領。中國抗日戰爭期間,第三十八軍擴編為第三十一軍團,由孫蔚如任軍團長;下轄第三十八軍(軍長趙壽山)和第九十六軍(軍長李興中),在中條山等地。抗日戰爭勝勝利後,第三十八軍和第九十六軍合併為第三十八軍。1946年,孔從周率第三十八軍投奔中國共產黨的晉冀魯豫軍區,被改編為西北民主聯軍第三十八軍,歸陳賡、謝富治兵團指揮,成為解放軍一部分。

  出身西北軍的著名將領有:

  「馮玉祥五虎將」是指出身於西北軍的五位將領,五位均與馮玉祥有所關係,依序為宋哲元、張之江、鹿鍾麟、鄭金聲、劉鬱芬五人。一說包括李鳴鐘,李雖為早期馮玉祥麾下六師長之一,但功績不及其他五人且過早脫離西北軍因此不被廣泛認同。
西北軍,泛指在民國初年至中國抗日戰爭全面爆發,具有中國西北地域關聯背景的軍隊,是一個泛稱。其得名於1919年,由原計劃參與第一次世界大戰的「參戰軍」改編而成的「西北邊防軍」。如馮玉祥統帥“國民軍”,中原大戰後由馮玉祥體系中分裂出的韓復榘、宋哲元、石友三等。另外,楊虎城所部源自陝軍,也被稱西北軍;而楊虎城的部隊在中原大戰曾猛烈攻擊過馮玉祥軍。相比起東北軍的稱呼,這些被視為西北軍的隊伍在形成過程中與西北地域並無穩定聯絡,很多將領是直隸、山東人,且也非發跡於西北(但也有一些人是起於西北的地方勢力,如楊虎城、高桂滋)。即使從其隊伍活動最久的勢力範圍看,也並非僅僅在西北,更多活動在塞北及華北地帶。而還有一些地方勢力,尤其是邊疆民族地方的勢力,雖然也在西北地域,但一般被視為西北軍閥勢力而不稱西北軍,如馬家軍(馬步芳與馬鴻逵曾參與馮玉祥“國民軍”,中原大戰後離開)、“新疆王”盛世才(原為奉軍將領)。1930年蔣介石在中原大戰中獲勝後,南京國民政府對軍隊獲得了優勢主導權,西北軍這樣的稱呼慢慢不再被人們使用。