崇祯七年(1634年)八月,后金第二次入塞,代州也遭到蹂躏,孙传庭在闰八月上《敌情必有虚怯之处疏》,提出了步兵扼守险要抵御后金骑兵的方法(疏已不传)。
崇祯八年(1635年)五月,后金第三次入塞,孙传庭派家丁王承嗣、孙剑等击退后金兵,保卫家乡。同年秋,孙传庭终于复出,回到朝廷,任吏部验封司郎中。由于他喜谈边事,便以“边才”越级升为顺天府(今北京市)府丞,成为督抚的候选人。
崇祯九年(1636年)调任陕西巡抚,与洪承畴一起镇压农民起义,擒获“闯王”高迎祥,消灭十五股义军,稳定了陕西的局面。
崇祯十年(1637年)初基本确保了关中地区的安全。孙传庭由此崭露头角,声名鹊起,几乎超过了他的上司洪承畴。
崇祯十一年(1638年)因清兵入塞,赴京勤王,在卢象升战死后代其总督各镇援兵,翌年升任保定总督,不久以失聪为由请求辞职,遭到崇祯帝怀疑而下狱。