1928年，杨增新通电拥护南京国民政府，宣布易帜归附。同年7月1日，他就任新疆省政府主席一职。6天后，杨增新出席新疆俄文法正专门学校毕业典礼的筵席上，被军务厅长兼外交署长樊耀南等人发动政变刺杀身亡。据说，杨增新死时，身上的那件旧棉袍已经穿了十几年。

尽管国人对杨增新评价不高，一些外国人却对他给予好评。美国人拉提摩尔在《中国的边疆》一书中说：“辛亥革命后，新疆政权落在一个很有经验的中国官员手里，他善于平衡当地各个民族间的力量，使新疆保持了长期的稳定。后来他与苏联签订了通商协定，有效地抗衡了英帝国势力在新疆的拓展。”

瑞典学者斯文·赫定在他的回忆录中说：“杨增新差不多是过去时代的最后一个代表者，具有高度的中国伟大的旧道德、傲气和爱国心。他唯一的梦想是中国的统一。”

杨增新死后，其亲信金树仁闻变不惊，迅速集结军队包围政变现场，将樊耀南等人擒获枪决。事后，各级军政要员会议，一致推举金树仁为省主席。南京政府亦以金树仁平乱有功，任其为新疆省主席兼总司令。杨增新被杀一案成为历史谜团，研究新疆近代史的学者提出，金树仁才是“幕后黑手”。杨增新的死改变了新疆的政坛格局，周边强邻英属印度和苏联或明或暗地插手新疆，支持东突势力，拨弄族群对抗，谋取各自的利益。

金树仁统治新疆后，杨增新时代积累的各种社会矛盾全面爆发，政治、经济、治安极为糟糕，社会各界怨声载道。1931年年初，激起“哈密事变”。哈密的少数民族除发动武装暴动外，还邀请溃逃到甘肃酒泉的马仲英率众进入新疆，围攻哈密新旧两城。金树仁几次派兵解围，皆被马仲英击溃。

新疆的政府军军容不整，军纪废弛，恶习深锢，缺额严重，武器装备落后，军官普遍吸食鸦片，战斗力极差。各地叛乱事件层出不穷，金树仁疲于应付，新疆陷入混乱和苦难。

1931年夏，金树仁急调伊犁屯垦使张培元为前敌剿匪总司令，盛世才为其参谋长，率马步军及白俄组成的归化军共两万多人，讨伐马仲英。经过激战，马仲英部被击退，围困6个月之久的哈密城成功解围。

金树仁嫉贤妒能，任人唯亲，在政坛结怨甚多，密谋推翻其统治的势力悄然滋长。1933年4月12日，从东北经苏联进入新疆的东北抗日义勇军将领郑润成和白俄归化军将领巴品古特、安东诺夫在省府参谋处长陈中、迪化县长陶明樾、航空学校校长李笑天等人说服下，率兵发动政变。政府军猝不及防，各处城门及军事要点被攻占。金树仁闻讯仓皇出逃，政变宣告成功。

金树仁虽执政无能，但颇有气节。当时，苏联驻迪化领事找到下台的金树仁，表示苏联政府愿意无条件支持他恢复政权，金树仁却以这是内部事务婉言谢绝。驻守在新疆各地的金系将领发来电报，劝他留在塔城，谋求苏联的帮助，反攻迪化。金树仁以此乃内部矛盾，不让外人渔利为由，予以拒绝。金树仁假道苏联，转赴南京，1941年病故于兰州。

“四一二”政变是新疆现代史上一个重大转折，它推翻了金树仁对新疆的统治。就在这次政变后，投机分子盛世才施展权谋，依靠其军事实力和归化军对他的信任走上了新疆的政治舞台，成为翻手为云、覆手为雨的“新疆王”。