袁世凯附和维新，又与顽固派关系密切，最终出卖了维新派，保了自己的红顶子。任山东巡抚，镇压义和团运动。八国联军侵华时，大耍两面派手法，获得了清廷和洋人的一致欢心。
１８９８年９月，中国近代历史记下了惨痛的一页：著名的维新志士谭嗣同、杨锐、林旭、刘光第、杨深秀、康广仁先后被捕，于２８日惨遭杀害；维新派领袖康有为、梁启超侥幸逃往国外；参与或支持变法运动的人大都被拘下狱，或永久禁闭，或流放边疆。但是，混迹于维新派之中，为维新派引为“同志”并寄予无限希望的袁世凯，不仅安然无恙，而且受到慈禧太后特别召见，并准许其在西苑门内骑马，还赏以银钱４０００两。
这是因为，曾信誓旦旦向维新派志士谭嗣同表示“我三世受国恩深重，断不至丧心病狂，贻误大局，但能有益于君国，必当死生以之”的袁世凯，在得知维新派诛杀荣禄、“助行新政”的绝密计划后，出卖了维新派，使得西太后得以提前发动政变，扼杀维新运动。
袁世凯起初在变法维新方面押下赌注，是在他尚未取得督办新军的全权之时。康有为“公车上书”的时候，袁世凯正因宦途不得意，终日奔走于权贵之中。善于观辨风向的袁世凯，得知变法维新的主张获得翁同龢等人的同情，有可能得到光绪皇帝支持的迹象，立即决定插上一脚。
很快，袁世凯与康有为、梁启超建立起亲密的关系，并以其对练兵变法的“高见”取得康有为的信任。当各衙门不愿递呈康有为的一份万言书之时，袁世凯自告奋勇，交由督办军务处代递，使得康有为很是感激。康有为的“强学会”成立后，袁世凯迅速成为该组织中的活跃分子。袁世凯的这些表现，加之他后来得以督办新军，有了兵权，使得康、梁对他寄予厚望。
康、梁未曾想到，袁世凯在附和维新派的同时，也同反变法的顽固派保持着密切的关系。因为在小站督练新军，袁世凯尤与驻天津的直隶总督、顽固派显贵荣禄往来密切。本来，袁世凯受命督练新军，就得益于荣禄的提携。督练过程中，１８９６年４月，袁世凯被监察御使胡景桂参奏其“嗜杀擅权”、“克扣军饷，诛戮无辜”以及用人不当，在危及乌纱帽之时，受朝廷指派前往查办的荣禄（此时已任兵部尚书）又在查办完毕后的奏折中将袁世凯的罪行一一抹掉，并吹捧袁为“将领中间不可多得之员”。由于荣禄的荫庇，袁世凯不仅未被治罪，反被清廷慰勉。故袁世凯对荣禄一直感激涕零。
１８９８年９月，变法维新和顽固守旧两派的斗争已呈白热化，西太后已准备废掉光绪帝，并用暴力扼杀变法。在这新旧两派进入最后决斗的关键时刻，握有兵权的袁世凯在变法维新和顽固守旧两派眼中，都成了举足轻重的人物。康有为认为：“拥兵权，可救上者，只此一人。”９月１４日，袁世凯遵旨入京，晋见光绪帝，袁在光绪面前极力赞扬新政，并对光绪所赐特恩表示感激。袁世凯这一表现，更使维新派对他寄予奢望。
９月１８日，光绪皇帝已觉处境孤危，朝不保夕，遂下密诏说：“今朕位几不保，汝康有为、杨锐、林旭、谭嗣同、刘光第等，可要速密筹，设法相救，朕十分焦灼，不胜企望之至。”当晚康有为接到光绪密诏，速与维新派人“商谈救上之策”。大家痛哭不成声，想不出万全之法，最后决定由谭嗣同携带光绪密诏，劝说袁世凯诛杀荣禄，起兵勤王，拯救变法。维新派将一切希望寄托在袁世凯身上。
深夜，在北京的袁世凯寓所法华寺，谭嗣同向袁出示了光绪密诏，并将具体应变计划向袁和盘托出：２０日当他请训时，皇上会面交上谕一道，令他带兵赴天津见荣禄，出上谕宣读后即将荣禄正法，再以代理直隶总督身份传谕僚属，宣布荣禄大逆罪状，然后领兵入京，诛杀旧党，助皇上行新政。
袁世凯听此密计，大吃一惊。此法风险之大，令他一时语塞。在谭嗣同的催促下，袁世凯虽同意杀掉荣禄，但谓时机尚未成熟，须假以时日，待皇上出巡天津，方可动手。他还向谭激昂地表示：“若皇上在仆营，则诛荣禄如杀一狗耳。”谭嗣同相信了袁世凯的表白。
袁世凯附和维新变法，其真正用心也是借维新以谋取政治资本与政治地位。在此新旧两派势力大摊牌的关键时刻，他“反复筹思”，深感光绪帝无实权，维新派多为书生，空谈尚可，成事极难，而西太后树大根深，心腹如林。如果倒向光绪，可能惹火烧身，自身难保；若为太后赢得最后关键的一分，则自己在朝廷中地位将可能取李鸿章而代之。
取舍已定，袁世凯于２０日上午请训后，立即乘火车返回天津，直奔总督衙门，将维新派计划全盘托给荣禄，当晚荣禄入京，面见西太后。次日凌晨，太后由颐和园进城，径入皇宫，囚禁光绪，同时发布“懿旨”，以光绪病重不能理事为由，宣布自己临朝训政，维新运动失败。
维新运动时的袁世凯
袁世凯此次投机，不仅使维新派血染菜市口，而且使光绪帝失去自由，幽禁于瀛台。从此，袁世凯深得荣禄与西太后宠信，飞黄腾达，不可一世。
戊戌政变后，西太后命令宋庆、董福祥、聂士成、袁世凯四部悉归荣禄节制。１８９８年１２月７日，荣禄统率畿辅各军之精锐，以聂士成的武毅军为前军，驻芦台；董福祥甘军为后军，驻蓟县、通州；宋庆的毅军为左军，驻山海关内外；袁世凯的新建陆军为右军，驻小站。１８９９年３月３１日，清政府成立武卫军，归荣禄统率，聂士成军为武卫前军，董福祥军为武卫后军，宋庆军为武卫左军，袁世凯军为武卫右军，驻地不变。另由荣禄招募兵勇为武卫中军，直属荣禄，驻北京。这样，袁世凯不仅与著名宿将并驾齐驱了，而且这支武卫右军也为他日后镇压义和团运动发挥了重要的作用。
１８９９年１２月６日，清廷命袁世凯署理山东巡抚，仍旧节制武卫右军。袁世凯出任山东巡抚时，山东已成为中国最为动荡不安的地区。作为德国的势力范围和中国南北的交汇处，西方殖民者的传教士在此具有强大的政治和宗教势力，他们在山东刺探情报，霸占田产，伤害无辜，与当地人民之间积怨颇深。
１９世纪末，山东爆发了声震中外的义和团运动。袁世凯对义和团运动采取坚决镇压的态度。他到任山东巡抚之初，即颁布了禁止义和拳匪告示，并用他从小站带来的军队镇压义和团。同时，袁世凯派人安抚山东各地的教会组织和传教士，希望他们安心传教，政府和军队一定会不遗余力地保护他们的教堂和一切利益。袁世凯的做法使洋人十分满意，但也遭到义和团民的愤恨，骂他是“袁奸雄”。
１９００年３月１４日，清政府实授袁世凯为山东巡抚。此时义和团已拿起武器同他进行针锋相对的斗争。但是，由于义和团缺乏统一组织领导，力量分散，原始刀矛抵挡不住袁军的洋枪洋炮，首领王立言、王玉振、朱士和等数十人及一些团民均先后阵亡。
由于袁世凯的严酷镇压，山东境内的义和团运动低沉下来。但义和团却在直隶境内北京、天津、保定的三角带区得到了迅猛的发展，并有大批团民涌进了北京。慈禧为防止“祸起肘腋”，也想利用义和团抵挡与之有一定矛盾的列强各国，遂宣布义和团众为“义民”，进行“安抚”。
６月１０日，俄、英、美、日、德、法、意、奥八国组成联合侵略军２０００余人，在英国海军将领西摩尔的率领下，由天津向北京进犯。慈禧太后慌了手脚，１５日，急命袁世凯带队或派得力将领统带，前往援助。１７日，八国联军攻占大沽炮台。
慈禧太后命袁世凯直接同列强交锋。袁世凯随即面临着一个两难的问题：不派兵，开罪于慈禧太后，弄不好会丢了官职；派兵，开罪于洋人，苦心经营的军事实力会在战争中消耗殆尽，何况还有大股小股的义和团与之作对。经过再三权衡，袁世凯终于想到了一个两全其美的办法，采取两面派手法，即借口列强将乘虚而入，义和团将趁机而起，仅派少数新招募来的散兵搪塞，保存军事实力，避免同列强交战。
尽管袁世凯“尽力”维持局面，但形势仍在恶化。６月２１日，清廷正式宣布与列强开战。同一日，又谕令各省督抚把义民“召集成团，借御外侮”。尽管义和团士气高涨，驻守在津京地区的清军也进行了英勇的抵抗，但在全副武装的联军面前，只得节节败退。７月１４日，天津失陷。８月１４日，八国联军攻入北京。慈禧太后趁乱携光绪仓皇出逃。机敏的袁世凯在慈禧太后逃亡途中，先后给慈禧送来大量钱物，使慈禧大受感动。
慈禧太后向列强“宣战”，并不是真心要同列强彻底决裂，故战争开始不久，就指令驻外公使向列强解释“宣战”系出于被迫，乞求原谅。８月７日，正式任命刚调任直隶总督兼北洋大臣的李鸿章为全权代表，同列强议和。
１９０１年１０月，经过艰难的谈判，清廷和八国联军最终签订了辛丑条约，赔款一项，就有４５亿两，“人均一两，以示警告”，加上４厘利息和３９年付清，达到了９８亿两，再加上各省教案的单项赔款，总数超过１０亿两，相当于清政府１２年的财政收入。
１９０１年１１月７日，直隶总督兼北洋大臣、辛丑条约谈判特命全权大臣李鸿章在悲愤交集中去世，朝廷发布上谕，命袁世凯署理直隶总督兼北洋大臣。这样，时年４２岁的袁世凯顺利地接替了李鸿章的位子。
袁世凯接任直隶总督兼北洋大臣后，便着手推行“新政”。除增练新军外，在实业、警政、教育等方面也进行了大力改革，并取得了一定的成果，是洋务运动后期的重要领袖。
１９０１年１１月２０日，袁世凯把山东巡抚任内诸事交代完毕，交出了山东巡抚印信，次日北上，正式到直隶走马上任。１１月２８日，慈禧太后以袁世凯“共保东南疆土，尽心筹划”，“卓著勋劳”，加其太子少保衔。
１９０１年１０月，慈禧太后带领出逃官员由西安开始返京。在陕西、河南走了两个多月，到１２月下旬方才进入直隶境内。２６、２７日两天，慈禧太后在顺德府（今邢台市）内丘县召见了袁世凯。１９０２年１月３日，慈禧太后到达保定，停留三天，袁世凯不仅提前准备了一座富丽堂皇的行宫，而且还亲自护送慈禧进京。慈禧对他更加赏识，赏他黄马褂、在紫禁城内骑马。１９０２年６月，慈禧太后正式实授袁世凯为直隶总督兼北洋大臣。
为了讨列强欢心、博取列强信任，以应付国内危机，早在１９０１年１月，慈禧太后就发布了筹办“新政”的上谕，并于４月成立了推行“新政”的主持机关督办政务处，陆续颁布了整顿吏治、调整官制、改定刑律、废科举、兴学校、派遣留学生、办理警务、准满汉通婚、奖励实业、裁减旧军、编练新军等法令。袁世凯对“新政”是持赞成态度的，并在山东巡抚任内已开始贯彻执行。但真正大力推行则是在其任直隶总督之后。
袁世凯接任直隶总督之后，以极大的热情推行“新政”，除增练新军外，在实业、警政、教育、吏治等方面也进行了大力改革。
第一，增练新军。增练新军的前提是募兵。１９０２年２月，袁世凯命人在小站时期制定的募兵章程的基础上，修订了募练新军章程十一条和募兵格式八条，对募兵的条件进行了详细和严格的规定。按照章程和募兵格式的要求，袁世凯派王英楷、王士珍等人分赴直隶正定、大名、广平、冀州、赵州、深州、顺德，会同地方官精选了６０００壮丁；又奏请朝廷，今后必须发足军饷。清廷大力支持，命令军机处转告各省督抚，必须照朝廷核定的数目筹足军饷，不准拖欠。
１９０２年６月，袁世凯在保定创设军政司，作为治军的领导机关，自兼督办。下辖兵备、参谋、教练三处，以刘永庆、段祺瑞、冯国璋分任总办。袁世凯还让人参照中外现行成法，制定了创练常备军的营制、饷章，把军队分成常备军、续备军、后备军三种。服现役的称为常备兵，当差三年，支给全饷；三年后退伍回家，列为续备兵，月支饷银一两，平时在家各就其业，每年１０月操练一次，以一个月为度，操练时发给全饷；再三年列为后备兵，月饷为续备兵的一半，每隔一年操练一次，四年期满，退为平民，停止月饷。遇有战事，得征调续备兵、后备兵入伍。这种将军队区分为现役和预备役、改造成新的多层次结构的西方近代军制规范，是在中国首次推行。
常备军的平时编制，以二镇（镇相当于后来的师）为一军，每镇辖步队二协（旅）、马队一标（团）、炮队一标、工程队一营、辎重队一营。营下为队（连），队下为排，排下为棚（班）。
１９０２年１２月６日，清政府命精选３０００八旗兵丁交袁世凯训练，待卓有成效后，再将其余人员轮流派去受训。袁世凯受命后，奏请将该军定名为京旗常备军，以满族人铁良为京旗练兵翼长。所有营规军律，悉照北洋常备军法令办理，营制、饷章也按照常备军编定。次年６月该镇练成。不久，清政府又让山东、山西、河南各省选派将弁头目赴北洋军学习操练。
袁世凯也注重培养具有现代军事知识的军官。１９０２年３月，他从武卫右军学堂的毕业生中挑选了五十多名，派赴日本陆军学堂深造；同年６月，在保定建立了行营将弁学堂，学习期限八个月；次年兴办了陆军小学堂和北洋武备速成学堂；１９０５年设立了军医、马医、经理、军械四个学堂，培养专门人才。
１９０５年２月，袁世凯奏请将北洋常备军各镇一律改称陆军各镇，以便和各省一致。由于直隶新军首先练成，这六镇便被分别命名为陆军第一、第二、第三、第四、第五、第六镇。北洋六镇新军的编练，使袁世凯的兵力骤增至八九万人，成为地方上势力最强大的封建军阀。他所训练的北洋六镇，除第一镇外，其余五镇的统制皆为其嫡系亲信，统领、统带均是小站时的旧班底。
第二，兴办实业。袁世凯兴办实业的主要措施有：一是开办银元局、官银号等金融事业。１９０２年，袁世凯委任周学熙创办银元局，鼓铸银元、铜元，拟以铜元代替制钱，银元代替银两，实行币值改革。其后，又开办天津官银号，发行银两票、银元票、铜钱票。二是创办工业。１９０３年１０月，袁世凯委任周学熙在天津开办直隶工艺总局，同时开办工艺学堂、种植园、教育品制造所、实习工场、劝业会场、劝业铁工厂、纸厂、种植园、工商研究所等机构。扶持奖励官绅兴办实业，引进机器、技术、人才。１９０６年，开办启新洋灰公司，次年成立滦州矿物（煤矿）公司，并从比利时人手中收回临城煤矿。三是亲自主持修建了京张铁路。京张铁路是由中国自筹资金、自行设计、独立修筑的第一条铁路，清政府决定官办，由袁世凯督修。袁世凯接受任务后即设立路局，筹措资金，委任詹天佑为总工程师兼会办路务，奏准所用钢轨、枕木、机器、车辆等材料免纳厘税，降低成本。京张铁路１９０５年６月动工，１９０６年２月丰台至南口段通车，１９０９年１０月全线通车。四是发展农副业。１９０２年，袁世凯在保定创立农务局、农事实验场、农业学堂，各县设立农务会，引进西方农务家学器艺。
詹天佑（车前右三）在京张铁路修成时
第三，创办巡警。１９０２年５月，袁世凯开始着手建设地方警察部队，并因此成为中国警察的创始人。袁世凯首先参照外国办法，拟订章程，在保定创设警务总局一所、分局五所，挑选五百名巡警分布城厢内外，聘任日本警视厅警官三浦喜传为警务顾问，并责令原李鸿章淮军前敌营务处干员赵秉均为警务总办兼警务学堂督办。为了提高警察的业务和个人素质，袁世凯还创办了保定警务学堂，对警察进行分批轮训。
袁世凯也十分注重相应警务制度的建设。由袁世凯审定的警务章程，共５章８５节，吸收了西方特别是日本警察条例的主要部分。袁世凯创办的警务学堂也有详细的章程，对学校性质、任务、生源、机构、课程设置、休息时间、毕业年限等都做了细致的规定。
１９０２年８月，八国联军撤退天津时，规定不准中国在天津周围二十里内驻扎军队，袁世凯便将在保定刚刚训练好的２０００名警察调进了天津，对天津进行接管。在此之后，袁世凯在天津成立了南北两个巡警局，又创办了天津巡警学堂以及水警、侦警，将西方警察制度全面引入中国。１９０３年，袁世凯将保定巡警学堂并归天津，改称北洋巡警学堂，培养巡警官弁。１９０２年１０月，清廷发布上谕，命各省督抚仿照袁世凯所定的警务章程加以推广。于是，警察制度在全国推广开来。
第四，广兴教育。科举取士，是中国延续了一千多年的选拔人才的方式。在袁世凯的努力下，清廷最终废除了这一制度。１９０３年３月１０日，袁世凯与张之洞联名上疏，请求改革科举制度。但由于遭到大学士兼军机大臣王文韶的坚决反对，此项计划被迫搁浅。两年后，王文韶军机大臣一职被罢黜，袁世凯再次联合湖广总督张之洞、盛京将军赵尔巽、两广总督岑春煊、两江总督周馥、湖南巡抚端方等联名上奏折“请立停科举，推广学校”。清廷批准了袁世凯等人的建议，宣布从１９０６年始，所有乡、会试一律停止，各省岁科考试同时停止。这样，延续一千两百多年的科举制度得以废除。
在上疏废除科举制度的同时，袁世凯也开始大力兴办新式学校。１９０２年，他在省城设立了学校司，督办全省教育，下设专门教育、普通教育、编译三处。次年遵照学务大臣奏定章程，改学校司为学务处。为了解决新式学堂的师资问题，袁世凯还多方延揽通晓西学的教师，聘请美国人丁家立担任高等学堂西学总教习，令其在天津大学堂学生中选拔优等生，充当府设中学堂教员。同年设立师范学堂，分半年、一、二、三年毕业四斋，以后改为三年制，解决师资困难。并选派学生赴日本学习师范，归国后充实教师队伍。通过一系列的措施，直隶地区的新式教育发展迅速。
第五，整饬吏治。“三年清知府，十万白花银”，清末吏治之坏尽人皆知。袁世凯上任之后，便着手整饬直隶地区的吏治。他规定，各道府、州、县将每年应得属员规费据实开报，按其向来所得之多寡，明定等级，酌给公费，多者月给一千两，少者一百两，任何人不得私相授受。他还设立官吏考验处，对官吏的阅历、批判、律例、行止、口才等进行考验。设立调查处，对官吏进行一定程度上的监督。为了使地方官员具有新政知识，袁世凯还设立课吏馆（不久改为直隶法政学堂），专门招候补人员学习，培养新政人才。但是，由于清末贿赂成风，腐败盛行，袁世凯整顿吏治的措施，除设立法政学堂培养了一定的新政人才，取得了一定的成果外，其余的措施均没有什么大的作用。
总体上来说，袁世凯所推行的新政，的确取得了一些重要的成果，由他主持的新政，无论是从具体措施上来看，还是从实际效果上来看，都比李鸿章当年的改革更为有力。袁世凯之所以在辛亥革命后被推选为民国临时大总统，跟他这一段时间的政绩是分不开的。
清末“预备立宪”中，袁世凯提出“新官制改革案”，主张建立责任内阁制，废除军机处，未获通过。因权势膨胀，引起慈禧猜忌，调任外务部尚书兼军机大臣。
１９０４年，日俄战争爆发。清廷上下极为关注，不仅仅因为战场在中国东北，也因为这是一场被看做两种不同国体之间的较量——日本代表君主立宪，而俄国象征传统的君主专制。战争最终以日本的获胜而结束。
在这种情况下，袁世凯认为奏请朝廷立宪的时机到了。１９０５年７月，袁世凯联合两江总督周馥、湖广总督张之洞等，奏请立宪。袁世凯等人上书后不久，慈禧同意委派载泽、戴鸿慈、徐世昌、端方、绍英等赴东西洋各国考察一切政治。１９０５年９月２４日，出洋考察的五大臣在北京正阳门火车站准备起程时，发生了革命党人为抵制清廷假新政而制造的爆炸事件，五大臣被迫改期缓行。１２月中旬，清政府的立宪考察团兵分两路由上海赴美，一组由端方、戴鸿慈带队，先后考察了美、英、法、德、丹麦、瑞典、挪威、奥地利、俄、荷、瑞士、意等国；另一组由载泽、尚其亨、李盛铎带队，考察了日、美、英、法、比等国。
赴洋考察宪政的大臣合影
历经几个月的考察，１９０６年８月，出洋考察的五大臣回到北京，他们一致奏请慈禧太后实行立宪。１９０６年９月１日，清廷下诏宣布预备立宪。第二天，又颁发了筹备改革官制的上谕。袁世凯与载泽、世续、那桐、荣庆、载振、奎俊、铁良、张百熙等１４人，被任命为官制大臣。６日，设立了编制馆。
经过一个多月，袁世凯等人拿出了一个全面改革官制的“新官制改革案”，主要内容是仿照西方国家的官制，试行行政、立法、司法三权分立，于各部之外单独设立了大理院（由大理寺改）、审计院和资政院；采用西方责任内阁制，内阁作为最高行政机关，设总理大臣一人，协理大臣二人，各部尚书均为内阁政务大臣；各部建立单一的领导，设尚书一人，侍郎二人，实行一长负责制。袁世凯提出这个方案，目的是为了废除军机处，使皇权失去控制内阁的有效机构。
此方案遭到了醇亲王载沣、军机大臣瞿鸿禨等人的坚决反对，慈禧太后也怕君权旁落，加之对袁世凯已心生疑忌，故没有同意设立责任内阁，仍旧保留了军机处。
１９０６年１１月６日，清廷发布厘定中央官制的上谕，军机处和原内阁均保留；外务部、吏部、学部均仍其旧；巡警部改为民政部；户部改为度支部，以财政处并入；礼部以太常、光禄、鸿胪三寺并入；刑部改为法部，专任司法；大理寺改为大理院，专掌审判；工部并入商部，改为农工商部；理藩院改为理藩部；兵部改为陆军部，以练兵处、太仆寺并入；增设邮传部，管理轮船、铁路、电线、邮政。
军机处的保留，使袁世凯大失所望；铁良任陆军部尚书和邮传部的增设，关系到他的军权和财权，也同样使他不快。袁世凯没有捞到便宜，反而因中央官制改革而被迫辞去兼职，并将北洋军第一、三、五、六*镇交陆军部直接管辖。
然而，瞿鸿禨并没有就此罢手，他拉了两广总督岑春煊来助阵。岑春煊曾在庚子国变中，一路护送慈禧太后西逃，因此深得慈禧的信任。１９０７年５月３日，慈禧太后下诏任命岑春煊为邮传部尚书。不久，矛头直指奕劻和袁世凯的“丁未大惨案”（也称杨翠喜案）爆发了。这一次，瞿鸿禨和岑春煊是下足了赌注，意欲将对手置于死地。然而，由于袁世凯等人想出了一个天衣无缝的掉包计，“杨翠喜案”最后以慈禧太后将双方各打五十大板而草草结束。
杨翠喜案过去以后，奕劻、袁世凯立即进行报复，发起反击。他们首先牺牲袁世凯的儿女亲家、两广总督周玉山，让他假借匪乱难灭而辞官，然后让有实战经验的岑春煊去总督两广，使瞿鸿禨重陷孤立无援。之后，又找人伪造证据弹劾瞿鸿禨，将其开缺。接下来，利用假照片，使慈禧误以为岑春煊与梁启超等人勾结，亦将其开缺。至此，奕劻、袁世凯在这次政潮中获得胜利。
此后，袁世凯的权势更为膨胀，由此也遭到了不少参劾。面对这种情况，１９０７年９月４日，清廷下令免去袁世凯直隶总督兼北洋大臣职务，调任为外务部尚书兼军机大臣。同时被任命为军机大臣的还有湖广总督张之洞。军机大臣的地位比总督高，然而却无总督那样的实权。
１９０７年９月５日，即袁世凯上任军机大臣兼外务部尚书的次日，慈禧太后召见了他，沉重地对他说：“内乱外患，日急一日，究竟如何是好呢？有云立宪即可安靖者，有云立宪必有大乱者，真无法可施！”袁世凯随即答道：“与其坐以待亡，不如立宪，即使无益，可免后悔。”９月２０日，清廷宣布成立资政院，为以后设立议院打下基础。
但各立宪团体却认为资政院不能代表民意，从１９０７年９月起，他们纷纷推选代表入京请愿，要求迅速建立国会，确定召集国会年限，力争人民参政。１９０８年掀起了一次高潮，湘、豫、皖、江、吉、直、鲁、京等省市，政闻社、预备立宪公会、粤商自治会等立宪团体，以及北京的八旗士民，或推选代表上京请愿，或直接致电政府，都提出同样的请求。一场群众性的政治运动勃然兴起，立宪派的思想也大为解放。
对于立宪派发起的国会请愿运动，袁世凯内心是反对的，但表面上仍采取两面派的手法，诿过于朝廷。同时，１９０８年７月下旬，清廷下令将法部主事、政闻社社员陈景仁革职。８月１３日，查禁了政闻社。清廷的这些行为，使人们看清了他们“假宪政”的真面目。立宪派对政府愈益不满，批判抨击愈益猛烈。
袁世凯、奕劻等害怕民气激昂，演变为暴力革命，遂奏请朝廷在８月２７日颁发了钦定的宪法大纲和逐年筹备事宜清单，宣布从１９０８年算起，预备立宪期限为九年，届时召开国会，公布宪法。
袁世凯担任外务部尚书伊始，正值各省人民收回路矿权利的斗争方兴未艾之时。外务部的总理大臣是奕劻，会办大臣为那桐、袁世凯。他们控制下的外务部，用袁世凯的亲家、两广总督张人骏的话来说，“不过一卖国部而已，官大卖多的，官小卖少的”。在与列强打交道的过程中，袁世凯更是生怕得罪洋人。
１９０５年，浙江绅商成立了商办铁路公司，奏准朝廷招股修筑全浙铁路。次年，江苏绅商亦成立商办铁路公司。浙江铁路的杭州至嘉兴段、江苏铁路的上海至嘉兴段先后动工兴建。但英国以１８９８年曾订立借款代筑苏杭甬铁路草约为理由，要求清政府改订正约，不准江、浙商办铁路公司动工。１９０７年１０月，清廷在袁世凯策划下，颁发借款修筑苏杭甬铁路谕旨，把筑路权送给英国，只准两省绅商搭股。
在处理二辰丸事件上，也充分表现出袁世凯妥协媚外的嘴脸。１９０８年２月５日，日本商船二辰丸装运军火，在澳门附近的九洲海面卸货，为中国海军巡逻船查获。经检查，该船没有运往中国军火的护照。遂将船械扣留，拖回黄埔，并将日本旗帜取下，代以中国旗帜。两广总督张人骏立即将事情发生的经过电告外务部，并提出将船械充公的处理办法。日本驻广东领事也将此事报告了本国政府。
１４日，日本驻华公使林权助照会清政府外务部，提出抗议，声称军火系运往澳门，经葡萄牙官员允准，不是在中国领海走私，中国将二辰丸拘留显系违约。要求将船放回，交还国旗，惩办官员，赔礼道歉。葡萄牙驻华公使亦照会外务部，要求释放二辰丸。张人骏主张按照海关章程付诸会审，或请英国水师提督公断，均为日方拒绝。
袁世凯等人在咨询了海关总税务司赫德后，居然认为广东省所举出的证据不足，行动过于鲁莽，遂使日本人有所挟持。之后，袁世凯一味地采取妥协的态度，对日方提出的多项不合理要求，都满口应允下来。
袁世凯调任外务部尚书兼军机大臣一年后，即迎来了他５０岁的生日。１９０８年９月１６日，袁世凯举办了自己５０岁生日宴，各方人士极尽逢迎之能事。据当时参加袁世凯寿宴的一位英国人说：“没有任何一个中国官员曾有过比这更盛大的祝寿场面了。”当然，此时沉寂在喜悦之中的袁世凯自然没有想到，一场大祸即将从天而降。
