1911年10月10日武昌起義爆發後，攝政王載灃聞報，立命陸軍大臣蔭昌督率軍隊前往鎮壓。14日，又在內閣總理大臣奕劻（kuānɡ）和協理大臣那桐、徐世昌極力保薦與威脅下發布上諭，任命兩年前被他罷官後定居在河南彰德（今安陽）的袁世凱為湖廣總督，督辦剿撫事宜。
一、出山
接到上諭後，袁世凱並未立即復出。後來有徐世昌密赴彰德以及袁世凱提出出山六項條件之說，幾乎成為史學界的「共識」。實則此說只是傳聞，並無其事。（詳見侯宜傑《辛亥革命爆發後徐世昌是否密赴彰德會見袁世凱》，《近代史研究》2011年第3期）
10月14日，內閣參議阮忠樞奉命抵達彰德，將上諭和奕劻的親筆信交給袁世凱，傳達了載灃要其迅速上任，不要介意罷官一事的意思。袁世凱認為這是他東山再起的好機會，於是沒有猶豫，接受了任命。只因前往鎮壓湖北新軍起義的各路援軍極少，他赤手空拳，無力剿撫；對於蔭昌帶往前線的軍隊，他也僅有會同調遣之權，指揮起來有諸多不便，所以沒有立即出山，而是寫了八條要求，讓阮忠樞回京面呈奕劻。內容大致講無兵無餉，何能辦事，擬調集萬餘續備、後備軍人帶往湖北，以備剿撫之用；請度支部先撥銀三四百萬兩，作為軍餉及各項急需；請軍諮府、陸軍部不可遙為牽制等。
19日，袁世凱致電內閣，請求批准上述條件。20日，他再次致電內閣，要求令其親信王士珍等前來聽用。22日，湖南、陝西兩省宣布獨立，而清軍在前線毫無進展。不得已之下，載灃批准了袁世凱的奏請，任命馮國璋統領前線第一軍，段祺瑞統領第二軍，均隸屬於袁。27日，朝廷召回蔭昌，任命袁世凱為欽差大臣，予以節制調遣前往湖北赴援的各軍之權。同一天，駐紮直隸灤州的第二十鎮統制張紹曾等聯名電奏清廷，提出速開國會、改定憲法等十二條要求。29日，山西獨立。次日，雲南獨立。
面對洶湧澎湃的起義浪潮，袁世凱於30日離開彰德南下。11月1日，奕劻見袁已經出山，國事日非，自己無力承擔，奏請辭職，其他國務大臣亦奏請辭職。載灃遂授袁世凱為內閣總理大臣。袁以不是國會公舉，聲稱不敢奉命。8日資政院開會，正式選舉袁任此職。袁遂把前線軍事交給馮國璋指揮，自己帶衛隊進京，於16日組成責任內閣。
二、和談
袁世凱東山再起，並不是為了革命。他痛恨載灃將其罷官，也不想為清朝賣命，唯一的目的就是先把軍政大權抓到手，再打著維護清室的旗號打壓南方革命力量，迫其就範；然後借革命力量威脅朝廷，逼它交出全部權力；最後取得全國政權，建立以自己為首的中央政府。
基於上述考慮，袁世凱對革命力量又打又拉。在被任命為欽差大臣的那一天，他就決定給起義軍一點顏色看看，密令北洋軍猛攻漢口，經過三天激戰，將其占領。而後他三次命人與湖北軍政府都督黎元洪聯繫，要求和談。這時，同盟會的二號領袖、湖北戰時總司令黃興寫信告訴他，只要他學習華盛頓，推翻清王朝，全國人民就會擁戴他為大總統。11月11日，袁世凱正式派人帶著他的親筆信，與民軍（當時清廷對革命軍的稱呼）議和。黎元洪等人駁斥了他的君主立憲主張，勸其贊成共和。袁世凱看到自己有當大總統的希望，甚為高興，但革命黨人拒絕和談的強硬態度又使他怒不可遏，遂命馮國璋傾全力攻克漢陽。經過反覆激戰，北洋軍終於占領漢陽。如果渡江強攻，武昌民軍能否守得住，很成問題。但袁世凱的目的是壓迫民軍和談，而不是蕩平武昌，所以馮國璋幾次請求乘勝進攻，他均未批准。
袁世凱到京後，取得了朝廷的軍警大權，又以責任內閣的名義，奏請凡與立憲制度牴觸的事項一律停止，所有政令政務都集中到內閣。載灃喪失了執政實權，被迫辭去徒有虛名的攝政王，退歸藩邸，清廷只剩下隆裕太后和小皇帝溥儀孤兒寡母了。
11月30日，獨立的南方各省代表在漢口英租界舉行聯合會議，袁世凱又通過英國領事向會議提出和談要求。代表們多認為袁力量強大，同他對抗，沒有必勝的把握；如果他贊成共和，推翻清廷只在指顧之間，革命即可早日成功，減少流血犧牲，於是同意和談，並於12月2日通過決議：「如袁世凱反正，當公舉為臨時大總統。」
12月7日，清廷授袁世凱為議和全權大臣，袁即委任唐紹儀為總代表，率團與南方的總代表伍廷芳進行和談。20日，伍廷芳提出，人心傾向共和，若非承認共和，別無議和之法。唐紹儀表示同意，並說袁世凱也贊成共和，只不過不好說出來。唐旋即提出召開國民大會、公決民主或君主的方案，袁世凱以事關清朝存亡，內閣不敢做主為名，奏請隆裕太后召集王公大臣開會討論，王公大臣多數表示贊成。隆裕告知袁世凱，准唐紹儀所請，迅擬選舉辦法。
因唐紹儀與伍廷芳議定的召集國民會議辦法對袁世凱不利，加以1912年1月1日孫中山在南京就任了中華民國臨時政府的大總統，袁世凱感到受了革命黨人欺騙，於是不承認所議辦法，並准唐紹儀辭職。實際上，仍令他留在上海，私下與伍廷芳協商。
三、逼宮
1912年1月14日，唐紹儀問伍廷芳，如果清帝退位，推舉袁世凱為總統有多大把握。伍廷芳隨即電告孫中山。孫中山復電說：「如清帝退位，宣布共和，則臨時政府決不食言，文即可正式宣布解職，以功以能，首推袁氏。」袁世凱得知能夠當上總統，便放下心來，開始逼宮。
16日，袁世凱手捧與內閣大臣聯銜的奏摺來到養心殿，向隆裕及其身旁的溥儀講了一通議和過程與形勢萬分危急的情況後，接著說：環球各國，不外君主、民主，民主如堯、舜禪讓，民軍也不想因改為民主，減少皇室尊榮。「讀法蘭西革命之史，如能早順輿情，何至路易（指法國大革命時被處死的國王路易十六）之子孫靡有孑遺也。」我皇太后、皇上「必能俯鑒大勢，以順民心」。他說話時雖然痛哭流涕，但卻暗含恫嚇之意。隆裕默無一言，淚流不止。
袁世凱出宮後，行至東華門外，遭到革命黨人炸彈襲擊，隨即稱病不朝，把逼宮任務交給民政大臣趙秉鈞、署理外務大臣胡惟德和署理郵傳副大臣梁士詒等。
17日，隆裕太后召集宗室王公開御前會議，討論是否實行共和。奕劻和貝子溥倫主張自行退位，頒布共和。隆裕一聽，抱著溥儀嗚嗚大哭。由於多數人反對，會議開了兩天，沒有結果。趙秉鈞等斥責王公親貴議而不決，聲稱再如此下去，就辭職不干，說完扭頭就走，嚇得隆裕不知所措。袁世凱又用重金收買了隆裕最信任的太監小德張。小德張對隆裕說：「若不答應民黨的要求，則革命軍隊殺到北京，您的生命難保」；倘能讓位，則有「優待條件」，「仍可安居宮闈，長享尊榮富貴，袁世凱一切可以擔保。」隆裕本就優柔寡斷，在袁世凱的內外夾攻之下，動搖起來。
22日，孫中山令伍廷芳轉告袁世凱：清帝退位後，袁須宣布政見，絕對贊成共和主義，孫中山即行辭職，由參議院推舉袁為臨時大總統。袁世凱這才感到真正吃了一顆定心丸，但隆裕仍然堅持召開國民會議解決問題。於是，袁上折威脅說，採用這個辦法，就不能保證清帝退位後皇室受到優待。而後他又密令段祺瑞等前線將領致電內閣代奏，指斥親貴阻撓，請求明降諭旨，宣示立定共和政體。
26日晚上，宗社黨頭子、主戰最力的良弼被革命黨人炸斷一條腿。反對退位的王公親貴聞風喪膽。次日上朝後，隆裕掩面痛哭，泣不成聲地說：「梁士詒啊！趙秉鈞啊！胡惟德啊！我母子二人性命，都在你三人手中，你們回去好好對袁世凱說，務要保全我們母子二人性命！」為求得袁世凱保護，隆裕馬上封其為一等侯爵。袁世凱考慮，自己如果接受，就要效忠清王朝，逼宮戲就不能繼續演下去了，於是上折力辭，但隆裕不准。如此接連四次，袁世凱沒有辦法，只好說待時局稍定，再行受封。
為促使隆裕早下決心，29日，袁世凱一方面令楊度等人組織共和促進會，宣言目前實行君主立憲已晚，應速實行共和；另一方面，上折催促隆裕迅速做出抉擇，加緊刁難。隆裕見王公親貴都不敢發表意見，自己實在無路可走，經過反覆深思，覺得退位後享受優待條件，總比宗族覆亡的結局強得多，遂做出了皇帝退位、頒布共和的決定，於2月3日授袁世凱全權，與南方協商退位條件。
可是，隆裕並未決定何時退位。5日，袁世凱又密令段祺瑞以前敵將領名義致電內閣，指斥皇族敗壞大局，阻撓共和，罪惡滔天，並聲言將率全體將士入京，與王公剖陳利害。袁世凱讓王公大臣看了電文，他們個個毛骨悚然，再也不敢說反對退位的話了。
幾經協商，南北雙方對退位條件達成了協議，隆裕認可。1912年2月12日早晨，胡惟德與趙秉鈞、梁士詒等進了養心殿。隆裕止住哭泣，領著溥儀出來。按照事先規定的禮節，胡惟德等行了三鞠躬禮，隆裕點頭還禮，在正中的寶座坐下，溥儀坐在旁邊的椅子上。室內一片肅穆。
胡惟德上前一步說：「總理大臣袁世凱身體欠安，未能親自見駕，所以叫胡惟德帶領各國務大臣來給太后和皇上請安。」隆裕已將事先寫好的以宣統帝名義頒發的清帝退位、公布優待條件、勸諭臣民三道詔旨蓋好大印，說道：「袁世凱也受皇恩，把這樣的局面應付到今天，為國家、為皇室都出了不少力。如今議和能使南方滿意，做到優待皇室等等的條件，也是不容易的。我和皇上為了全國老百姓早一天得到安頓，國家早一天得到統一，過太平日子不打仗，所以我按照議和的條件把國家的大權交出來，交給袁世凱辦共和政府。今天頒布詔書，實行退位，叫袁世凱早點出來，使天下早點安寧吧。」說完慢慢站了起來，把詔書遞向胡惟德，又說：「胡惟德，你把我的意思告訴袁世凱，這道詔書也交給他吧。」
胡惟德連忙走到隆裕座前，雙手接過，並說了幾句安慰的話：「太后睿明鑑遠，顧全皇室，顧全百姓，袁世凱和群臣、百姓豈有不知，絕不會辜負太后的一番慈衷善意。況且優待條件已經確定，今後必然做到五族共和，這個天下就是大家的太平天下了。敬祈太后保重，太后放心。」
隆裕面露淒楚，領著宣統帝退朝。至此，統治中國二百六十多年的清王朝覆亡了。