土地革命战争时期，1933年12岁时，由南京中央军政部委任为青海省南北边区警备司令部上校参谋长。1934年任第100师手枪团第1连连副，翌年升为连长。1936年历任第100师部参谋，青海南部边区警备司令参谋长，骑兵第5军及82军军官训练团第3大队大队长，国民革命军陆军上校军衔。1937年任陆军第82军骑兵第3旅旅长，同年4月28日任青海省参议会秘书长。
抗日战争时期，1940年6月14日任青海省政府委员，此时年仅19岁。1941年升任第82军少将副军长，同年兼任中国国民党青海省党部委员及三民主义青年团青海支团部干事长。1942年任国民党西北精锐陆军第82军军长，国民革命军少将军衔。1943年82军、骑兵第5军合编为第40集团军后，任陆军第82军军长。在山西运城，河南淮阳，皖北的寿县、风台等地重创日军，令日军闻风丧胆。后参加围剿新四军的战斗，将新四军打出安徽，是役新四军彭雪枫部吃了骑兵的大亏损失5000人以上。后中央入陆军大学将官班甲级第一期学习。在学习期间，经蒋介石夫人宋美龄介绍，结识了宋美龄的干女儿四川才女张训芳。后在宋美龄的撮合下，与张训芳结婚。
(有故事说因为回族，女方和马家都不同意。马继援请巧妙的让宋美龄出面做媒不也不行。小马哥儿干脆在老丈人家门长跪不起近２０小时，让女方家人感动。同时也让老马感动。最终同意。)
解放战争时期，1945年8月抗战胜利后，国民革命军第40集团军番号撤销，第82军整编为整82师，任师长。在国共大战中，其主要的军事战役成绩虽然给当时的国民党政府注入了兴奋剂，但却无法挽回腐败的蒋介石统治集团的灭亡，最终在兰州战役失败后，彻底赔光了马氏家族三代在甘、青经营的所有资本，落得个逃亡台湾的下场。1947年6月在合水其整编82师重创解放军西北野战军的主力纵队第2纵队，取得所谓“合水大捷”。该役成功击退解放军西野3个纵队的进攻，让西野认识到了青马的战力和骑兵的战术不可小视。8月在宁县子午岭山区腹地的九岘一带几乎全歼解放军西野第4纵队，取得所谓“子午岭大捷”。1948年4月整编第82师重创解放军西野第6纵队教导旅，取得“西府战役大捷”（国军方面称为泾渭河谷之战）。该役以大约不足1500人伤亡的代价，除了杀伤了更多的解放军外，还俘获了2000人的解放军士兵、后勤人员及支前民工。彭德怀元帅自言“西府战役”是其一生“第三次大的仗”。1949年5月整第82师恢复为陆军第82军，任军长，授国民革命军中将军衔。7月27日升任西北军政公署副长官，国民党兰州战役总指挥，此时年仅28岁。兰州战役国共双方直接参战的总兵力达30万人，解放军第一野战军第2兵团、第19兵团5个军近15万人参战，此战役在解放军第一野战军强大军事打击下，国民党西北军的5万步兵精锐几乎损失殆尽，骑兵第5军逃脱后进入新疆，最后起义。兰州战役最终以青马失败告终，从此也结束了青马在西北长达近一个世纪的统治。同年9月随国民党军败逃台湾，从此结束了他的军事生涯。
马继援曾经留学国外，因此思想比较先进，并且是国民党军界有名的孝子。他掌管青马军阀后对军队进行了整治，部队面貌焕然一新，很少有随意杀害战俘的事情发生。
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