有一次作战中需要强渡一条河流，但敌军调走了河上所有的船只，搭桥又无材料。这时，正值严冬，邓心生一计，命令士兵砍倒田间收获后的大量高粱秆，束成了许多一尺见方的捆子，浇之以水。经过一夜，这些捆子都冻成了块状，用此搭成了一座渡桥，大军得以通过，经过激烈战斗，国民军迫使奉系之李景林放弃天津，由海路遁逃山东。邓宝珊在作战中负伤，战后被任命为直隶军务帮办。

    1926年1月，奉直军阀联合进攻国民军。邓宝珊随国民军第二军在河南与吴佩孚军作战，败于驻马店后，率部队西退洛阳。3月6日，第二军主力在洛阳被豫西红枪会围攻溃散。他间道返回陕西，在三原收集、整顿了原留在陕西的第二军余部——以及豫西败退归来的官兵，9月，冯玉祥从苏联回国，在内蒙五原誓师，宣布响应南方国民革命军北伐。他与国民军其他将领通电拥冯，并表示与国民党结合为一。国民军联军宣告成立。

    国民军联军采纳了李大钊建议的“进军西北，解西安围，出兵潼关，策应北伐”的进军方略，挥师入陕。冯玉祥委邓宝珊为国民军联军援陕前敌副总指挥。邓在乾县开办军官教导队，聘请由苏联归国的邓希贤（邓小平）担任政治教官，对学员进行民主革命教育。当时，驻守西安城的国民军杨虎城等部，被吴佩孚指使的刘镇华镇嵩军已包围八个月之久，情势危急。11月下旬，孙良诚、邓宝珊、吉鸿昌等国民军联军将领和苏联顾问在乾县开会，研究解围战役方案。邓建议以一部分部队迂回包抄，从侧背攻敌指挥机关，并切断刘镇华东撤退路，得到大家同意。国民军联军因此以一部猛攻西安西郊，另一部则由邓率领，连夜绕道终东山下奔袭东郊韩森寨刘镇华的司令部。刘镇华部因腹背受敌而一败涂地，携其日本军事顾问东逃。西安于11月28日解围。

    1927年1月，国民军联军驻陕总司令部在西安成立。这是一个国共合作性质的临时军事政府，于右任任总司令，邓宝珊任副总司令。有许多著名的共产党员担任了部、厅、局的领导职务。不论是民政、教育，还是军事，他和于佑任都依靠共产党人进行工作。驻陕总部创办了两所干部学校，即中山军事学校和中山学院，均以共产党人为学校领导。邓小平时任中山军事学校政治部主任，陕西中共组织的创建人之一李子洲任中山学院副院长。邓宝珊对当时在陕西工作的共产党人，始终予以积极的合作和支持，与在国民军联军担任总政治部主任的刘伯坚建立了深厚的友谊。当年3月，经他和其夫人张玉燕介绍，刘伯坚与西安进步学生王叔振结婚。刘被迫离开国民联军后，其家属一直由邓掩护和供养，直到中共派人接走为止。

    当大革命开始转入低潮时，邓宝珊依然坚持孙中山的三民主义和三大政策，忠诚于和共产党的友谊，抵制国民党右派的“清党”。他除保护、帮助许多熟悉的共产党员安全撤离外，还帮助一些不曾相识的共产党员解决困难，摆脱受迫害的处境。