1924年，直奉战争中，张作霖获胜入关。潘复抓住机遇，把大注押在奉系张作霖一方。因为靳云鹏与张作霖是儿女亲家，所以张作霖对靳云鹏的亲信潘复，也自然就倍加赏识。张作霖任命奉系重量级人物张宗昌为山东督军，潘复见时机已到，对张宗昌竭尽逢迎之能事，被张委任为山东督署总参议。
军阀张宗昌当上了山东督军，他念念不忘1920年曾被陈光远打败的事，此时陈光远已经下台了，虽无权无势，但非常有钱。头脑灵活的潘复，看出张宗昌想趁机敲陈光远的竹杠，便从中调停，在家中布置了一个饭局，邀请张宗昌和陈光远前来聚餐，结果张宗昌和陈光远尽释前嫌，各得其所，皆大欢喜，张宗昌得赠款20万元，陈光远得到了平安，而潘复也从中获利不薄。
为了追附奉系，潘复除通过靳云鹏接近张作霖外，还紧紧抓住孙传芳这条线，想办法接近张作霖的公子张学良。号称“五省联军总司令”的孙传芳，在江西被国民革命军打败，仓皇逃到天津，暂在潘府住下。因潘与孙是同乡，潘复不仅对孙好吃好喝好待承，还为其找出路。潘复通过张宗昌，结交了正在势头上的张作霖，又由孙传芳发起，与张学良、张宗昌、潘复等人结了金兰之好。而由于有了这股人脉，潘复紧紧与奉系捆绑在一起，由此才能在1927年被张作霖任命为内阁总理。
1926年，潘复随张宗昌进京后，先是获得了全国河道督办的职位，主管全国水利事宜，后来出任财政部总长，把财权紧紧攥在手中。
国民革命军从广州出师北伐，势如破竹，不可阻挡，北洋政府已处于风雨飘摇之中。张作霖在沈阳指挥张宗昌、孙传芳、吴佩孚、阎锡山等人对抗北伐军，潘复则穿梭于沈阳、天津、济南之间，电报联络于千里之外，成为张作霖的最高谋士和高参。
为挽救其即将垮台的命运，张作霖欲最后一搏，他携总部人员进关，在天津召开军事会议，张宗昌和孙传芳、阎锡山等人拥戴张作霖为安国军总司令，张作霖成为北京军政府的元首。此时，潘复仍为内阁的财政总长。顾维钧组阁后，潘复改任交通总长。
1927年6月18日，张作霖组织了中华民国军政府，就任陆海军大元帅职，在北京中南海怀仁堂宣布就职。张作霖身边的一些老派人物主张请靳云鹏再次组阁担任总理，但实力派人物张宗昌却坚决反对，念及多年的交情，张宗昌邀集孙传芳等一同推荐潘复组阁。张作霖则未表反对，两天之后即任命潘复为内阁总理兼交通部总长。由此，潘复的官场之中达到了顶峰，在“安国军政府”的地位仅次于张作霖，真可谓一人之下，万人之上。
国民党军北伐的步伐不断加快，使张作霖北京军政府辖地日益缩小，财政困难。当时这个军政府的统治区已经小得非常可怜，哪还有什么款项可筹？潘复任命老朋友阎泽溥为内阁的财政总长，就是要靠他解决军政府的筹款问题。除此之外，潘复还召集外交、财政、海关等各界开会，成立“关税自主委员会”，自兼主席。并派员赴南京政府洽商，关税自主前，通知驻华使团，开始征收海关过渡税，使税银有所增加。
步步进逼的国民党军已进入山东滕县界，张宗昌退至山东邹县。1928年5月3日，日军在济南**掳掠，屠杀中国军民万余人，制造了骇人听闻的“五三”惨案。孙传芳致电潘复说：“南北于争，济南事变，日人侮我太甚，本人受良心之督责，不愿再事内争。”潘复同意孙传芳之举，下午即向张作霖汇报，并劝张顺应潮流，通告停战。5月30日夜，张作霖召开军政府最高级紧急会议，接纳潘复、孙传芳等人的劝告，以大元帅名义下退却令，并指定退至的具体地点。
6月2日，张作霖通电宣告退出北京。同时，北京军政府召开最后一次国务会议，潘复看到大势已去，不可挽回，遂表示“退让贤能，即日出京，院中事务交许宝蘅暂时负责”。
6月3日3日晚6时，潘复与张作霖一起，乘坐在英国定做的黄色大型厚钢板防弹汽车，开往火车站，汽车由奉天迫击炮厂厂长沙顿驾驶，随行的人员除潘复以外，还有靳云鹏、阎泽溥、日籍顾问町野等人。张作霖乘坐的专车共22节，张个人专用的80号包车在中间，包车厢后是餐车，前边是两节蓝钢车，潘复等人在两节蓝钢车中，专车前面还有一列压道车。
6月4日，张作霖的专车在皇姑屯被日军预埋的炸弹炸坏，张被炸死。潘复因随张的首席日籍顾问町野等已在天津下车，得以幸免。潘复与奉系军阀共荣共损的关系，就此了结。
