佟麟阁早年参加护国讨袁战争。曾任冯玉祥部陆军第11师第21混成旅旅长。1926年9月五原誓师后，随部参加北伐。1928年起，任国民革命军第2集团军第35军军长、暂编第11师师长、第29军副军长。1933年率部参加长城抗战，取得喜峰口大捷。同年5月，参加察哈尔抗日同盟军，任第一军军长兼代理察哈尔省主席，跟随冯玉祥驰骋察省，打击日军，收复失地，为察省光复作出了贡献。

七七事变爆发后，佟麟阁以副军长之职负责军事指挥，以军部名义向全军官司兵发出命令：凡是日军进犯，坚决抵抗，誓与卢沟桥共存亡，不得后退一步。时人在《北平时报》赞佟麟阁说：“佟副军长善治军，第二十九军纪律严明，勇于作战，而于老百姓秋毫不犯，佟将军训练之力也。”“军士于烈日守城，各队前置水一桶，用开水以止渴，商民感激欲泣，敬献西瓜，坚决不受，对老百姓恭而有礼，杀敌则勇猛武伦，堪称模范军人”

1937年7月28日，日军向北平发动总攻击，进犯南苑，时任第29军副军长的佟麟阁与132师师长赵登禹指挥29军死守南苑，佟麟阁被机枪射中腿部，部下劝其退下，他执意不肯，仍带伤率部激战。与日军从拂晓战至中午，头部又再受重伤，终因流血过多壮烈殉国，时年45岁