原來，在這期間，通過好友孫諫聲的推薦，馮玉祥偷偷閱讀了一些“犯禁”的書籍，了解到了以孫中山為首的革命黨人的先進理念，并由此萌生出了強烈的民族意識，從根本上動搖了頭腦中的狹隘忠君愛國的陳舊思想。

在孫中山革命思想的感召之下，身為熱血青年的馮玉祥，很快在第二十鎮(zhèn)聯(lián)絡了第七十九標第一營管帶施從云、營副王金銘，秘密組織“武學研究會”，從事革命活動。“武學研究會”以他們?nèi)齻€人為中心，迅速擴展開來，第二十鎮(zhèn)參謀長劉一清、第八十標第一營管帶王石清、第二營管帶鄭金聲、第三營參謀官孫岳，以及后來赫赫有名的張之江、李鳴鐘、韓復榘等人，均成為研究會的骨干。“武學研究會”的成員聚在一起，相互切磋，交流學習心得，革命熱情更為高漲。大家不約而同地剪掉了頭上的長辮子，公開亮出了不與朝廷合作的反叛者身份。

順理成章地，1911年10月10日，當辛亥武昌首義的槍聲打響，11月份，馮玉祥和他的“武學研究會”的弟兄們即在灤州舉起了義旗，宣布成立北方軍政府，通電南北，主張共和。王金銘被推舉為北方大都督，施從云為總司令，馮玉祥為參謀總長，孫中山的聯(lián)絡員白雅雨為參謀長，共同主持北方軍政府事務。

然而，由于雙方力量懸殊，革命勢力薄弱，灤州起義很快即被清廷所鎮(zhèn)壓。王金銘、施從云、白雅雨等十余同志不幸遇難，馮玉祥亦難逃厄運，被捕后革去軍職，押送原籍，接受管制。

1912年，清帝宣布退位，袁世凱建立北京政府，陸建章奉命編練左路備補軍，為馮玉祥的境遇帶來了轉機。他被委任為第二營營長，且得到了到河北景縣一帶招兵買馬的差事。

馮玉祥由此得到了全面施展自己才能的大好機會。

熟諳軍營腐敗的馮玉祥，招兵時獨辟蹊徑，堅決排除混吃兵餉的“兵油子”，只對質(zhì)樸健康的農(nóng)村青年敞開大門。馮玉祥的獨特作為，為他造就了日后成為他的西北軍骨干的一批精英，孫良誠、劉汝明、佟麟閣、馮治安、石友三、過之綱等，都是這時候來到他身邊的。加上原二十鎮(zhèn)中的舊屬李鳴鐘、韓復榘等一批虎將，馮玉祥踏踏實實地夯牢了自己日后進一步發(fā)展的基礎。一年之后，馮玉祥晉升為京衛(wèi)軍左翼亦團團長，又在河南郾城一帶招收了田金凱、吉鴻昌、梁冠英等青年俊彥，其實力更是大增。

就在這期間，馮玉祥又做了一件異乎尋常的決定：下令全體官兵一律受洗，加入基督教，并在軍營中建立禮拜堂，請牧師宣講教義。于是乎，他便得到了“基督將軍”的雅號。