在“北洋三杰”里，段祺瑞像是新新人类，王士珍是十足的“老油子”，冯国璋则是三好学生，他是在军中考上的文秀才，接受了八股思想的教化，李鸿章非常欣赏他。满脑子经史子集的冯国璋有点儿“轴”，虽然不像张勋那样被帝制思想荼毒得有点儿异化，但也认定了忠君爱国的思想。考察地理和写见闻纪行这两件事，本身就继承了古代将领的光荣传统，尤其是晚清曾国藩、李鸿章、左宗棠这种“文人知兵”的路数，他是属于先掌握理论知识，然后用理论指导实践，只不过他的理论比起以前那种陈腐的兵法套路，还是有了很多不同。
自日本参观回来以后，冯国璋苦心编撰了数册兵书，自以为是改革军事的灵丹妙药，于是呈送给聂士成，哪知道聂士成根本看不上眼，当成狗皮膏药一样扔到一边。冯国璋是个死心眼，死心眼人的自信心往往不容易被打击到，既然聂士成不把他的兵书当回事，冯国璋就准备再找识货的人。但冯国璋也不是像发小广告似的，逮着谁就往怀里塞一份，“萝卜青菜各有所爱”，他当然得找一个口味对得上的。冯国璋的这“数册兵书”，其实与之前的兵书大有不同，这些书里所提及的知识是他在日本的所见所闻，以前文人写的兵书都比较空泛，虽然打着新兵法的招牌，里头卖的还是旧货，换汤不换药。冯国璋的兵法虽然不能说多先进，但确实是旧瓶装新酒，如果说以前的所谓新式兵法不过是红酒瓶子里装老白干，冯国璋的兵法就是白酒坛子里装白兰地。
在经过一段时间的考虑之后，冯国璋将自己的兵书递给了正在张罗到天津小站练兵的袁世凯。袁世凯是听过冯国璋这个名字的，因为冯国璋在军中考上秀才，颇得李鸿章器重，所以李鸿章每每点名表扬都会提到他。拿到冯国璋的兵书以后，袁世凯立即伏案，结果看完之后喜不自胜，赶紧请冯国璋来。袁世凯对冯国璋以及冯氏所著的兵书都给予了极高的评价，他评价冯国璋“军界之学子无逾公者”，并称冯氏所著的兵书为“鸿宝”，加上有荫昌的举荐，袁世凯就任命冯国璋为督操营务处总办，由其亲自编订新军的兵法操典，相当于是新军教科书的主编。
其实小站练兵，干得最好的不是王士珍和段祺瑞，而是冯国璋。在小站练兵期间，冯国璋所编订的新军兵法操典得到了举朝上下的称赞，而且相比城府极深的王士珍和有点儿恃才傲物的段祺瑞，忠厚老实的冯国璋时时处处不忘把“忠君爱国”放在口头上。只是冯国璋有个特点，他很低调、谦卑，凡事都不会争先，所以在北洋军中的风头自然不如王士珍和段祺瑞，但却得到袁世凯的喜爱，有这样的手下，自然不会盖住老袁的风头。小站练兵时的袁世凯，深受曾国藩、李鸿章的影响，一心想成为一个“治世能臣”，几个人相比较，数冯国璋最对他的性格。
1899年，袁世凯率领武卫右军往山东会操，当时山东到处都是义和团，袁世凯上书称“山东民教不和，亟宜持平办理”。1900年，袁世凯正式补授山东巡抚，随即大举整肃义和团，其中下手最狠的就是冯国璋。因为在整肃义和团过程中立了大功，被袁世凯保举为补用知府，官职升到从四品。1901年，袁世凯在保定创设军政司，下设兵备、参谋和教练处，冯国璋出任教练处总办，主要负责创办将弁学堂、武师学堂以及测绘学堂等。1903年，冯国璋到北京担任清政府练兵处军学司司长，后又于1906年署正黄旗蒙古副都统兼陆军贵胄学堂总办。
初到北京的这段时间，冯国璋得以接触到清廷贵胄。他的性格和思维让他得到清廷贵胄们的信任和喜爱，从而与清廷贵胄们建立了密切的联系。如果不是清朝迅速衰败，以当时的情形来推断日后仕途的发展，冯国璋俨然是最有希望的。因为身在北京，有“近水楼台先得月”的优势，加上性格温顺乖巧，满洲权贵自然信赖他。但所有的好孩子都有一个缺陷，就是怕被打击。如果是淘气的孩子，抗打击能力会比较强，但对好孩子往往是鼓励胜于打击的。当时和清廷贵胄们关系亲密的冯国璋，在满洲权贵的鼓励下，开始积极投身于清政府的军队建设。在1907年出任军咨使以后，“条陈时事数万言”，就军队教育和提高军队素质等提出了诸多改进措施，结果都没有得到清廷贵胄们的采纳，积极性被打击掉的冯国璋遂“钳口结舌，随声画诺，不复言天下事了”。
1909年，袁世凯被摄政王载沣以“回籍养疴，以示朝廷体恤之意”为由赶回洹上，不得不过起隐居的生活。据说在袁世凯隐居洹上的时间里，最常去拜访袁氏的人就是冯国璋，他经常向袁世凯咨问政事如何处理。不过从后来的形势看来，要么是袁世凯没有对冯国璋说实话，要么是冯国璋没有听懂袁世凯的话里有话，要么就是袁世凯彼时仍然没有放弃“治世能臣”的梦想，要么就是三点兼而有之，反正冯国璋虽然被清廷贵胄们连番打击，还是抱着对清王朝的赤胆忠心。
1911年，震惊中外的辛亥革命爆发，手忙脚乱的清政府于10月11日派陆军大臣荫昌率京畿陆军两镇南下征讨，并令海军统制萨镇冰率海军赴援。在荫昌所统率的京畿陆军两镇里，就有冯国璋的部队。因此冯国璋赶紧跑去洹上找袁世凯商量对策，据说袁世凯只给了冯国璋六个字，“慢慢走，等等看”。不过，这些事情都没有真实的证据。况且荫昌也是天津武备学堂的总办，北洋军的两位大佬段祺瑞和冯国璋，见到荫昌时都是以师礼相待，如果论远近亲疏，他与袁世凯一时还难断高下。
之所以造成前方混乱、部队举步不前，其实是荫昌自身指挥能力的问题。荫昌先是派出两标的部队作为先锋守住武胜关，然后自己慢慢悠悠地到了湖北，却坐在车上连车都不肯下，在距离前线很远的地方观望着，车上也布满了各种枪械。结果一群农妇结伴下田采棉花，却被荫昌当成了杀将而来的革命党，二话不说就开车逃跑，后来还是一个胆子大点儿的参谋下车去看了看，才算是让这位陆军大臣的小心脏落回了肚子里。后来直皖战争期间，皖系的将领段芝贵也学会了荫昌的这一招，在车里指挥作战，一听到己方战败的消息，立马开车逃跑。段芝贵也是天津武备学堂毕业，这方面倒是颇得了总办荫昌的真传。其实荫昌是晚清标准的八旗子弟代表，口口声声“知兵”，其实也就是平素爱穿个军靴骑个马，真要决断于两阵之间，远不如抽大烟、打麻将、遛鸟、听曲来得擅长。
风声鹤唳、草木皆兵的荫昌，干脆把原因都推到了袁世凯身上，所谓的“北洋军调动不力”更像是他在给自己推脱。当时清末有“知兵”之名的八旗将领，一个是荫昌，一个是良弼。荫昌指挥不力，清廷贵胄们却始终不愿意放良弼到前线去，看家的宝贝就剩这么个独苗了，得留着守卫京畿。没有办法，清廷贵胄们商量来商量去，只能请袁世凯出来解决危机，虽然知道这是疾病下猛药，但是也只能病急乱投医。27日，袁世凯正式出任钦差大臣，随即命令在前线的北洋军对革命党发起猛攻，冯国璋将指挥部设在前线，并亲自考察敌情和阵地，对革命党发动猛攻。
自清政府开始练新兵以来，虽然整日叫嚣着，但其实新军还未曾真正打过仗。袁世凯天津小站练出来的新军，只是在山东“清剿”过义和团，那其实也是放鹰捉兔子，没有什么技术含量。等到了辛亥革命，冯国璋率军直面革命党，才算是头一回真正上战场。冯国璋是打过仗的，跟着聂士成大战摩天岭也算是大阵仗。但那时候打仗，是马刀火枪混着用，更像是乱拳打死老师傅的套路，虽然也算是近代战争，其实所用的战术战法都是老套路。到辛亥革命的时候，冯国璋率领的是握有现代装备的新军，自然得用新花样、新武器，毫无实战经验的冯国璋只能选择照本宣科地打。所以当时观战的俄国军官就说，北洋军作战就像是平常演习一样，排好队拿好枪迈着方步上战场。
要说作战能力，北洋军其实也好不到哪里去，但对面革命党的作战能力就更为逊色。一来辛亥革命是仓促起义，队伍大多是临时拉起来的，论战术和配合自然比不上冯国璋的部队；二来革命党自武昌起义以来，其实也没有打过什么仗，之前碰到的清廷贵胄，像瑞澂、荫昌之流，光听到枪响就能吓得分不清楚方向，往往还没有交火就落荒而逃，对清政府的部队难免有些轻敌。但不管怎么说，冯国璋这一仗打得有声有色，让革命党方面有“知兵”之名的黄兴灰头土脸，并且一举夺下汉阳、汉口，因军功被授予二等男爵。吓得手足无措的清廷贵胄们听到前线捷报传来，才得以坐到椅子上长长地舒了一口气。
但是袁世凯让冯国璋打革命军，是为了得到和革命党谈判的资本。哪知道冯国璋的拧巴劲上来，势要一鼓作气拿下武昌，于是袁世凯急忙下令，让冯国璋停止前进。接到停战命令的冯国璋一肚子气，甚至托人向执政的隆裕太后启奏，如果朝廷能够拨饷银400万两，他可以独立平叛。完全摸不准袁氏心思的冯国璋，很快就被段祺瑞替代，袁世凯把他召回京城。回到京城的冯国璋依然气愤难平，干脆关门谢客在家里生闷气。段祺瑞派亲信靳云鹏来找冯国璋沟通，结果被冯氏一通臭骂赶了出去。随后，冯国璋又上书袁世凯，主张坚持君主立宪、查封报馆，严惩鼓吹革命的“奸人”。虽然使清廷贵胄对他更为有好感，允许他兼禁卫军统领，却引起全国哗然，让他的老上司袁世凯也有点儿下不来台。
其时袁世凯已经私下开始和革命党南北谈判，而冯国璋依然在到处疾呼对南作战和君主立宪，甚至还被清廷贵族推举为“立宪君主会会长”。担任会长之后，冯国璋还专门就国家政体去向袁世凯请教，袁世凯给予冯氏的答复是“尚需与南方革命军力争”，颇似外交辞令。当时站在袁世凯身边的人固然有之，但忠于清政府的人亦有之。但旁人也就罢了，冯国璋是袁世凯身边“北洋三杰”之一，其部下李纯、王占元、陈光远等又在前线厉兵秣马，袁氏自然需要注意冯国璋的意见。于是在1912年1月24日，袁世凯专门召见冯国璋，“婉词劝说，令其附和共和”，冯国璋毕竟是北洋之“狗”，看到老上司已经痴心共和，也就不再坚持，故而也就站到了支持共和的一边。
但冯国璋这个人的死心眼在于，他认准了一条路，就要把这条路走到底。袁世凯把他拉到共和这条路上，他便在这条路上待着。等日后袁世凯要回到封建帝制的路上去，冯国璋便不愿意了：以前你说帝制这般那般的不好，现在你为什么还要回去呢？你要回去就得说出个子丑寅卯来。袁世凯知道冯国璋的死心眼，所以后来凡事也不尽跟他说实话，两人之间的嫌隙也就愈来愈大。
回到1912年的初春，冯国璋和袁世凯还是处在表面上的蜜月期。此时南北谈判已经取得进展，只要袁世凯让清帝退位，孙中山就让出中华民国临时大总统的位置。但问题也就出来了，冯国璋是北洋军人，愿意跟随袁世凯倾向共和，但他手底下的禁卫军却尽是满族人和蒙古族人，他们自然不希望自己的朝廷没了。1月26日，段祺瑞领衔北洋军通电清政府及各王公大臣，“请即代奏清廷，明降谕旨，宣示中外，立定共和政体”。这样一来，不仅清政府震惊，冯国璋所统率的禁卫军也大为震惊。禁卫军驻扎在京畿，是清政府少壮派贵胄载涛所部的一支重要武装，官兵有12000余人，大都反对清帝退位，若是哗变，非同小可。
袁世凯自然也知道其中的利害关系，于是密令冯国璋务必使禁卫军同意清帝的退位条件。2月10日，冯国璋亲自前往西苑司令部，在广场上集合了禁卫军全体官兵。冯国璋站在高桌上，向所有官兵宣布清帝退位后的优待条件，表示“尊号仍存不废，让权不让位，两宫保全，及禁卫军待遇皆担保到底，无论个人调任何职，必仍以禁卫军自随”。在暂时稳定了禁卫军的情绪之后，冯国璋又为禁卫军的优待条件奔走，终于在优待条件中又加入“旗兵俸饷仍旧发放”的条款，使禁卫军对其异常爱戴，最终接受清帝的退位条件。
12日，隆裕太后率同清帝溥仪退位，同日，袁世凯发布电文表示拥护共和，“大清皇帝既明诏辞位，业经世凯署名，则宣布之日，为亲政之终局，即民国之始基”。清帝退位以后，孙中山即电促袁世凯尽快南下继任中华民国临时大总统，但袁世凯以清帝退位北方形势未稳一再推托。21日，为了迎接袁世凯南下，南京派出了“欢迎总长”，蔡元培和王正廷、魏宸祖、刘冠雄、汪精卫、宋教仁等人偕同袁世凯的代表唐绍仪一起前往北京。
29日，北京城发生了“兵变”。当晚八时，北洋军第三镇士兵在朝阳门外东岳庙哗变，先在朝阳门外劫掠果摊食铺，后与朝阳门内的乱兵会合，分头抢掠。什么金银钱铺首饰店、饭馆还有洋杂货铺全都遭受了洗劫，乱兵还火烧了东安市场、东四牌楼等地。兵变的部队是北洋军主力的第三镇，而该镇的统制就是日后直系军阀中的另一巨头曹锟。曹锟，字仲珊，是直隶天津（今天津市）人。幼年曾入私塾读书，16岁推车下乡售卖布匹，天津小站招募新兵时应募入伍，后被送到天津武备学堂学习。1890年毕业后任毅军哨官，后随毅军赴朝鲜参加中日甲午战争。1907年升任新军第三镇统制，1911年武昌起义爆发后，奉袁世凯之命，由长春移驻娘子关镇压革命党人。
关于曹锟的发迹，还有一段有趣的故事。曹锟在天津小站练兵的时候，听说袁世凯的叔祖父袁甲三有个结拜兄弟叫曹克忠，在当地颇有些权势，就备下厚礼去拜谒。曹克忠亦是天津人，曾经出任广东水师提督。原本以为两个人只是五百年前是一家，哪知道曹克忠一查族谱，用不了五百年两个人就能沾亲带故，于是就认曹锟为族孙，并派自己的姨太太去袁世凯那里为曹锟通融。曹锟这个人平素被称为“曹三傻子”，在袁世凯身边毕恭毕敬，而袁世凯对他也最为假以辞色，将其引为自己的嫡系。