在关键的台儿庄保卫战中，与日军血战的孙连仲所部第2集团军，也属西北军。孙连仲4月5日给蒋介石的电报中说，"……连日激战, 结果第27 师仅余战斗员千余人, 第31师千余人, 第30师2千余人,独立第4旅2千余人。负伤官兵之未退出者, 誓与阵地偕亡, 杀声振天, 足寒敌胆……"战后统计，第2集团军伤亡2万余人,功勋卓著。
汤恩伯非但没有瞧不起这些"杂牌军"，反而主动与他们合作。如在滕县失守后，汤恩伯即命参谋官找到张自忠、庞炳勋，"双方确定了相互通信联络的具体办法，并决定由第二十军团兵站支援庞、张两军步机枪子弹40万发，以补充他们弹药的不足。"
