国民党军队作战最激烈之时，2月底，杉山元被调任驻久留米的第12师团师团长，离开了陆军省。在任师团长的一年多里，杉山元举办讲演会，煽动人们的军国主义思想，以策应对中国的侵略。
1933月，杉山元被调任日本航空本部部长。任内重新制定航空兵操典。为日本陆军航空兵战术和航空兵教育奠定了基础。在他的不断努力下，日本陆军航空兵发展成一支有效的作战力量，他因此被称为日本陆航第一人。
杉山元是日本二战期间的晋升的陆军三元帅之一。
侵华骨干
九一八事变后，在陆军内部，拥戴荒木贞夫、真崎甚三郎的激进青年军官为中心的“皇道派”同以陆军省军务局长永田铁山大佐为主体的“统制派”，在这两派斗争中，杉山元坐收渔翁之利，在同年8月的人事调动中，晋升为参谋
检阅陆军航空兵的杉山元
检阅陆军航空兵的杉山元
次长并兼陆军大学校长，1936年二·二六事件发生后。杉山元因受到牵连而辞去参谋次长的职务。
1936年8月，杉山元任陆军三大核心首脑之一的教育总监兼军事参议官，11月2日，晋升为陆军大将。1937年2月任林铣