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黄芦岗是哈密城防重地，大批金树仁军队在此驻扎，7月初马仲英指挥部队突然发起进攻，黄芦岗守军不知虚实随即溃退哈密，马仲英顺势包围了哈密汉城新旧两城。马仲英进驻黄芦岗后，与加尼牙孜部的配合，马仲英的参谋长吴英琦率领先锋夜袭哈密，一举攻克回城，开始对汉城猛烈攻击。熊发友见势不好准备投降，被朱瑞墀阻止。朱瑞墀认为马部虽然骁勇善战，但是没有重武器，必不利于攻城，果然在金军严密防守下，哈密未破。
马仲英虽然年轻，但是久经沙场，积累了丰富的作战经验。他分析了金树仁军队的分布和哈密城防守情况，果断决定由马仲杰率领部分军队继续围攻哈密汉城，自己亲自率领主力与尧乐博斯一起翻越巴尔库山，直扑镇西。巴里坤守军何振声部一个团一枪未发即宣布投降。同时马仲杰利用城内奸细配合，也拿下了哈密汉城新城。哈密只剩下老城守军处于孤立状态。马仲英攻克哈密新城和镇西后，获得大批武器和给养，实力大增。金树仁见哈密局势危急，连忙委任新疆省政府秘书长鲁效祖为东路剿匪总司令，督署参谋处主任盛世才为参谋长率军东征。前锋杜国治旅先行开拔，两军在嘹墩遭遇。在瞭墩战役中，马仲英一马当先，亲自带领200多骑兵直扑杜旅阵地，尽管杜旅枪炮齐发，也未能阻止骑兵凶猛的进攻。在进攻中，马仲英双腿被子弹射穿，身负重伤，仍然率部下连续冲破3道防线，大败杜旅。最终，马仲英以少胜多，全歼省军一个旅。
马仲英第一次入疆，连战皆胜，获取大批武器装备，势力迅速鼓胀起来。但是因为马仲英为军中灵魂，其负重伤对士气是一个打击。同时，天气渐冷，士兵缺乏越冬衣物且思乡情绪日益严重。内部，马仲英与尧乐博斯因为分配战利品不公也引起一些不和，，外部新疆省军大军压境，因此马仲英审时度势，决定撤回甘肃。
马仲英初入新疆，在兵力悬殊的情况下，连连取胜，究其原因，与取得维吾尔族人民的支持与信任不无关系。马仲英打出“解救伊斯兰兄弟”的旗帜，受到了当地信仰伊斯兰教的新疆维吾尔、回等民族的欢迎，胜利本在情理之中。
马步芳把马仲英赶入新疆后，就占据了肃州、甘州，马步芳派遣骑兵旅长马彪驻防酒泉。马仲英入疆时，部队是唱着“马步芳、操你娘，撵着老子上新疆，白蜡杆子换钢枪”的小曲出发的，而归来的马仲英部队果然将原来落后的大刀长矛换成了新式钢枪。新疆一战，马仲英以500部众获大胜，对马步芳震动很大，作为亲戚，马步芳有心鼓励马仲英向新疆发展，于是马步芳将高台以西的酒泉、安西、敦煌、玉门七县划归马仲英驻扎。
同时南京国民党政府为了制衡新疆金树仁的割据势力，也派代表前来安抚马仲英。在马步芳的安排下，1932年马仲英被南京政府任命为中央陆军新编第36师师长，指定酒泉、金塔、鼎新、玉门、安西、敦煌六县为其防区。马仲英经国民党中央正式收编后，一边整顿军务，一面开始招贤纳士，励精图治。首先他网罗了许多失意文人和政客，接纳一些闻风而来的高级知识分子和受国民党迫害或受派遣来的进步青年，甚至还有几个远道而来的外国人，如土耳其人凯末尔。同时，马仲英开始在酒泉练兵，整治部队。经过一年多的整顿，战斗力增加，并补充了大量新兵，宇行的2000武装人员借机融入了马仲英的部队，希望借此机会实战练兵。这也南疆集团在九一八事变之后一次性派出兵力最大的行动。
1933年初，马仲英亲率主力3000人由酒泉出发二次进入新疆，兵锋所向，势如破竹。由星星峡到哈密，几乎没有遇到抵抗。在他出发之前先期抵达的马世明和马全禄已经和和加尼牙孜一起，将战火燃遍整个东疆，其中马全禄部在1932年末进抵迪化附近的南山。当时盛世才正督率省军在鄯善和吐鲁番一带和马世明、和加尼牙孜缠斗，因而迪化兵力空虚，城内一片恐慌。就在马仲英经星星峡向哈密进军的时候，马全禄指挥精锐骑兵突袭在芨芨糟子堵截自己的省军，省军堵截部队大败，仅有百人生还。消息传到迪化，全城震动。自此，马全禄率领骑兵数百人开始在迪化四郊神出鬼没，不断进行骚扰和进攻。马全禄攻迪化不克，遂转而四处袭击迪化郊县，盛世才率军回守迪化，经常被马全禄的四处骚扰战搞得疲惫不堪，疲于奔命。这种局面正是马仲英所希望看到的，减缓了西进部队的压力。
马仲英自从第一次入疆后，潜心研究再次入疆的计划，马全禄在迪化四郊的游击战，正是实现这一计划的关键。马仲英西出星星峡，一路顺利抵达哈密。在这里他召开了一个高级军事会议，制定了新的作战计划。首先，马全禄继续牵制省军主力于迪化周围，哈密马军主力兵分两路，一路出哈密，沿天山南路，直取鄯善、吐鲁番，再进取迪化；另一路从镇西沿木垒河、奇台西进，在迪化和第一路及马全禄部会合共同攻占迪化。而马仲英则以陆军新编36师的名义坐镇哈密指挥全局。南路军顺利占领了吐鲁番。但是马仲杰所领导的北路军却不太顺利，在攻打奇台的战斗中，马仲杰不顾城垣坚固，亲自率领部下发起强攻，结果自己身中数弹，当场阵亡。
马仲杰阵亡后，马仲英亲往前线，率部猛攻奇台。而此时，四面楚歌的迪化爆发了“四一二政变”，政变导致了金树仁下台，刘文龙为临时政府主席，盛世才被推选为新疆督办。盛世才被推选为督办后，首先他派人与马全禄的部下马德祥勾结，用高官厚禄相利诱，唆使马德祥杀死马全禄，进而收编马全禄余部2000多人，从而消除了威胁迪化的一大威胁。然后盛世才又利用马仲英和和加尼牙孜因为分配战利品而发生的分歧和矛盾，以划分南疆给和加尼牙孜为代价，诱使和加尼牙孜与马仲英脱离关系，从而瓦解和马联盟，马仲英也从此失去了当地部分少数民族头目的支持，这成为后来马仲英无法在南疆立足的重要原因。