7月24日，南京政府下令免去石友三本兼各职，石友三成了蒋介石和张学良的共同敌人。很快，石友三遭到蒋介石和张学良的南北夹击，7月31日，石友三全军覆灭，成了光杆司令。
这一下，多年积累起来的老本一下蚀光了，石友三只好依附山东老友韩复榘，过着寄人篱下的寓公生活。次年，他协助韩复榘，成功地暗杀了另一个军阀张宗昌。
躲过了军统的暗杀
1932年，石友三秘密离开山东，从烟台乘船前往天津与土肥原贤二接洽与勾结，住进了日租界，在天津日租界召集旧部及汉奸、流氓、失意军人等筹办汉奸武装，多次军事骚扰国民党军的抗日行动，给国民党在华北的统治带来极大的麻烦与威胁。蒋介石早就对石友三恨之入骨，便乘机要军统局对他迅速惩处。军统北平站站长陈恭澍派特务王文收买了石友三的亲信侍从副官先鸿霞。
先鸿霞从军统手中拿到了一种剧毒药，他用金钱买通了厨师在菜中下毒药。那天晚上九点多，石友三和三姨太上桌吃饭，厨师把掺了毒药的火锅端上来。由于过度紧张，竟将汤水都晃荡出来了，石友三立即警觉起来，拔出手枪逼厨师坦白，厨师讲出了下毒实情。先鸿霞见厨师望着自己要指认，知道事要败露，便伸手摸枪，正在观察动态的贺参谋飞脚踢飞了先鸿霞的手枪。
恼羞成怒的石友三，令参谋捆住先鸿霞送日租界宪兵队，称其为南京派来的抗日分子，由日军处理。军统刺杀石友三的这次行动计划全部失败了，石友三继续过着悠哉乐哉而又浑浑噩噩的日子。
联共又反共 抗日变哈日
1933年5月，中日签订塘沽协定，南京国民政府在华北成立冀察政务委员会，将石友三收编，任命其为冀北保安司令。
抗日战争爆发后，石友三部编在名将宋哲元账下任一八一师师长。同年底，石友三任六十九军军长。后任第十军团总司令。
1938年，山东被日本占领后，石友三奉命留在敌后进行游击战。石友三为保存实力，遂转而与中国共产党合作，希望在其支持下确立对山东的控制，邓小平、杨秀峰曾到石友三部工作。石友三还聘请共产党人张克威、张友渔任军政治部主任，吸引一些进步青年到所部充当政工人员。
1939年4月，蒋介石极尽拉拢之能事，命亲信臧伯风带去口信：清除共产党、八路军，则华北由石友三主持。
背信弃义的石友三再次摇身一变，由联共变为彻底反共，要求所部官兵全部加入国民党，并与八路军多次发生冲突。还不断派兵进袭抗日根据地，杀害抗日军民，被称为“石阎王”，对人民犯下了滔天罪行。1939年我党干部从石友三部撤出。不久，石友三被委任为察哈尔省主席。
1940年春，石友三率部进犯冀南八路军，反被八路军打得落花流水，损失惨重。他执迷不悟地认为，要保存实力，唯有与日伪勾结。之后，石友三积极配合日伪军，多次进犯八路军根据地。他在开封与日本驻军司令佐佐木签订互不侵犯协议，并准备在联合消灭八路军后向日军投降。
投降日本前被埋黄河边
石友三与日伪军勾结，其部属对他十分不满。
受石友三节制的新八军军长高树勋，因不愿进攻八路军，石友三便挑动日军袭击高部，石、高矛盾激化。石友三第六十九军政治部主任臧伯风及总参议毕广垣与高树勋策划，寻机杀掉石友三，以除大患。
1940年11月，石友三与日方开始商谈投降条件。臧伯风、毕广垣、高树勋等感到形势紧迫，决心赶快下手。他们请出原西北军将领、时任鲁西行署主任兼游击主任的孙良诚，由他出面请石友三到高树勋部面谈，说是要消除两人的隔阂。石友三见是老长官出面邀请，便表示同意。
12月1日，石友三率一连骑兵随孙良诚到高树勋部驻地河南濮阳柳下屯。高树勋率旅长以上军官将他们迎进会议室，大家谈笑风生，共叙往事。不一会，有一勤务兵入内对高树勋说：“太太有事相请。”高树勋即离室而去，突然，四名卫兵进入会议室，将石友三架走。
高树勋把石友三押在南寨，对杀石有些犹豫不决，后在亲信们的怂恿下才下决心，派卫士队长高金兰、军部参议李席儒等将石友三活埋于黄河岸边。
