1926年“三一八”惨案发生后，于对爱国学生的遇难十分痛心，亲自筹款，帮助陕西旅京学生会安葬死难和抚恤受伤的陕籍学生。后受李大钊之请，赴莫斯 科敦促冯玉祥回国参加北伐，并解被刘镇华围困的西安城围。冯、于回国后，于9月17日在绥远五原(今属内蒙古)誓师成立国民军联军，冯任总司令，于代表国民党和国民政府监誓、授旗，并任副总司令。接着，于随援陕先头部队，经宁夏、固原、平凉等地进入陕境。11月下旬，刘镇华全线溃退，西安解围，于以国民军联军驻陕总司令的名义进驻西安，代行全省政务。12月22日，于和联军驻陕副总司令邓宝珊发表就职宣言，提出废除旧的政治体制、统一全省财政等12项整理陕西军政的计划，号召民众“共同起来呀!建设美满幸福的新生活吧!”1927年2月，根据联军总司令部决定，将西北大学改建为西安中山学院，还创办了西安中山军事学校，为革命培养人才。此前后，联军驻陕总司令部发布许多法令，取消苛捐杂税，减少农民地租;政治部和教育厅还翻印了大量革命书籍，并允许各种进步书刊公开发行。在于、邓的支持和大批回陕的旅外学生推动下，全省工、农、学生、妇女运动蓬勃发展，出现了陕西近现代史上少有的革命高潮。“四一二”蒋介石叛变革命，国民党省市党部接连召开讨蒋大会。于在4月27日陕西省党部召集的大会上，痛斥蒋介石“叛党叛国之罪恶”(1927年5月17日《汉口民国日报》)。
宁汉合流以后，国民政府任命于右任为陕西省政府主席，未到任。1928年2月出席国民党二届四中全会，被推选为国民党中执委会常务委员、国民政府常务委员，还被指定为军事委员会常务委员。在同月下旬召开的国民党中央政治会议上，又被推为国民政府审计院院长。1930年11月，于在南京出席国民党三届四中全会，被推为主席团五成员之一。这次会上，他被推选为国民政府委员兼监察院院长。第二次国共合作期间，于与中国共产党保持着良好的关系。1938年1月，中国共产党领导的《新华日报》在武汉创刊，于应邀为该报题写报头;到重庆后，于仍通过屈武与中共保持联系。汪精卫公开投降日寇后，他口诛笔伐，并赞成将其永远开除出国民党。于还为《大公报》撰文，首倡将对中国含有篾意的地名“印度支那半岛”改名为中南半岛。1945年9月，毛泽东赴重庆谈判期间，曾专程去看望过于。于亦设宴款待毛泽东。
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