张镇芳、雷震春二人见时局不稳，便放弃度支、陆军两部尚书之职，出京逃生，刚到丰台就被讨逆军截住。当下由冯代总统下令，剥去张镇芳、雷震春的官职以及之前所授勋位勋章，交法庭依法严惩。此时，像康有为、万绳栻之类的文人都已背叛张勋，只有张勋一人不肯下台，独自在天坛督兵，决定战到最后。七月十二日，讨逆军分三路进攻，直入城中，旅长冯玉祥、吴佩孚、张纪祥攻击天坛。张勋军虽然负隅顽抗，毕竟寡不敌众，再加上弹药不足，根本无力抵抗。自午前开战，两边枪声陆续不绝。到了午后，讨逆军勇气未衰，张勋军已弹尽粮绝。张勋自知不妙，骑马逃入城中，部将失去主帅，除投降外别无良策，只好竖起白旗。
张勋的私宅在南河沿，张勋的妻子本来就不赞成复辟，之前曾痛骂万绳栻道：“你无故兴风作浪，将来我张氏子孙无处安身，都是你一人闯的祸！”万绳栻置若罔闻。张勋蓄志多年，平时就与正室不和，自然不听劝告。此次张勋兵败，妻子恨不得将张勋大骂一顿，以出胸中恶气。但见张勋如此狼狈，也不好火上浇油，只问张勋如何保身、如何保家。张勋也不回答她，而是招集家中卫士和留京守卒五百多人，又出去占住中央公园，还想一战。讨逆军一攻而入，即使五百人铜头铁臂，也抵挡不住如此攻势。讨逆军旅长王承斌又在南河沿附近摆上机关炮，对准张勋私宅一阵轰击。张勋家眷吓得魂不附体，慌忙往外逃。张勋顾家心切，从中央公园回来，急忙带着妻子乘摩托车驰往东交民巷，奔向荷兰使馆。
南河沿张勋的私宅被炮火焚毁，张勋军全部投降。七月十二日傍晚，讨逆军收复京城，当即致电天津，向段祺瑞告捷。段祺瑞正打算乘车入都，徐世昌到访。徐世昌悄悄地段对祺瑞说道：“此次复辟，非清室本心，请勿借此加罪清室。张勋虽为祸首，但是一介莽夫，须念同袍旧谊。穷寇莫追，请君注意！”段祺瑞答道：“优待清室条件，理应尽力保存，即使没有公这番话，我也不忍加害。”
第二天，段祺瑞入都，到院视事，表面上不得不发命令缉拿张勋，又派步军统领江朝宗到日本公使馆的营舍迎黎元洪回府。黎元洪好不容易才从地狱里逃出来，当然不肯再回去，只是寄人篱下并非长久之计，他于是谢过日本公使和斋藤少将，迁回东厂胡同旧宅，并于当日通电全国，宣告辞职。
黎元洪虽然宣告辞职，冯国璋总需带着三分客气，不便骤然登台。当时有一通电说：“现在京师收复，应立即迎黎大总统回归入居旧府，照从前统理。国璋即将代理职权奉还黎大总统。”但黎元洪仍然坚持辞位。段祺瑞想再次组织内阁，可是冯、黎两人彼此推让，总统仍是虚位，究竟让谁颁发任命，段祺瑞很是踌躇。
正在这时，段祺瑞的高徒徐树铮前往黎元洪私宅，对黎元洪道：“张勋、康有为二人谋逆，国体动摇，多亏段总理在野兴师，入京讨逆，再造民国，不知公将如何相待？”黎元洪愀然道：“我已通电辞职，继任当属冯国璋。冯不日就可入都，信赏必罚，应归他主张。我已是一介平民，还有什么权力处置国事？”徐树铮这才退出，转告段祺瑞。段祺瑞立即电告冯国璋，冯国璋复电，组阁事宜任段裁夺。于是，段将选定的阁员如数提出，由冯总统任命。此时，国会已经解散，因此人称冯总统令，特任各部总长，下令通缉复辟要犯康有为、刘廷琛、万绳栻、梁敦彦、胡嗣瑗，令京内外各军警长官留意侦拿。此时，康有为早已溜出北京城，继续过着逍遥自在的生活。首犯张勋安居荷兰使馆，有人奉令探查，张勋左手挟着快枪，右手持着一大包书函，对来人笑道：“徐州会议时，赞成复辟的都有签名，这些笔迹都在我的掌握中，他们既然卖友，我将告知国人，与他们同死，休怪我老张无情。”探查的人员料知此事难办，只好退出，不愿再管。
徐州留驻的定武军得知张勋失败，蠢然思动，四十四营、五十五营以及当涂、宿迁、南通、沭阳等处驻军相继暴乱。幸好，徐州镇守使张文生、海州镇守使白宝山率部剿伐，才得以平定。
清宫上下经此剧变，一直忐忑不安。张勋一逃，段氏入京，清宫急忙由内务府出头函致段总理，历诉张勋强迫等情形。段立即命内务部电告冯国璋，主张优待条件仍如从前，冯国璋自然同意。
此时，唯独四川兵乱尚未平定，段总理特派周道刚代理四川督军，率兵平乱。原来，戴戡兼署四川督军后，刘存厚暂时退出成都。到复辟事件发生时，戴戡所部黔军与刘存厚所部川军，又因北伐的事大起冲突，连日在成都激战，开枪放炮，焚毁民居。前总统黎元洪曾主张和平办理，叫他们双方息争，静候中央查办。没想到京城被张勋闹得一塌糊涂，黎大总统又离职，还有谁顾得上四川呢？戴、刘相持不下，害苦了当地百姓。等到处理完复辟一事，段总理总算抽出时间，特派周道刚就近代任，勒令刘存厚撤离成都。与此同时，段还撤去讨逆军总司令部，其余未办理的事情统归陆军部接办，并令张敬尧督办苏、皖、鲁、豫四省剿匪事宜。
转眼间就到了七月末，段祺瑞屡次催促冯国璋入都，冯却迟迟不行，惹得段心里疑虑重重。冯为直隶人，段为安徽人，冯有冯派，段有段系，本是各分门户，自悬一帜。此次二人携手，无非为除去张勋，一个可代任总统，一个可复任总理，以利相联，并没有以诚相待。冯担心段系复盛，一入京就蹈黎覆辙，受到牵制，因此极为踌躇。就在这时，冯突然想到了江西督军李纯，之前二人曾一起攻打汉阳，相处得很愉快。现在不如把李纯调到江苏，接替自己，这样一来，长江下游，仍占势力，并可联络沿江诸省，作为自己的后盾。主意已定，冯当即派心腹潜往江西，与李纯商量就绪，然后带着拱卫军入都。
八月一日，冯国璋一行抵达北京，京中大小官吏全部到车站迎候。下车后，冯便到黎元洪寓邸中，当面请黎复职。黎当然辞谢，执意推让冯。冯于是到国务院与段祺瑞商议，一再谦辞总统一职。段提出“当仁不让”四字敦勉冯国璋，冯国璋这才入总统府治事。当日，由国务院电告各省，声明冯大总统莅府任职。各省致电称贺，只有两粤不肯附和，仍然独立，云南督军唐继尧也电致各省拥护约法，不愿服从冯政府。
冯政府刚刚成立，无暇顾及西南，加上云南、两粤比较偏远，不怎么影响大局，所以暂时将反对意见搁置。因与李纯早有密约，冯国璋一入京上任，便与段祺瑞商量，将李纯调任江苏督军，好友陈光远调任为江西督军。段祺瑞心里虽不赞成，但因冯刚任总统，不便相争，只好勉强承认，却提出任傅良佐为湖南督军。傅良佐是段氏弟子，曾任陆军次长，与徐树铮是生死之交。段祺瑞既然信任树铮，也自然信任良佐。让傅良佐督湘，一是增强在长江中游的势力，抵制李纯、陈光远；二是控御岭南一带，抵制滇、粤。冯总统不好不答应，随即将李纯督苏，陈光远督赣，傅良佐督湘的任命，同一日颁发出来。
段祺瑞又想贯彻初衷，一定要与德国宣战，因此特开国务会议解决此事。国务委员都由段氏委任，自然与段氏融合，段倡议宣战，谁敢出来反对？当下随声附和，似乎有气吞德意志帝国的气势。段祺瑞得到国务委员的支持，以为众志成城，正可一战，于是投告冯总统，请立即下令。冯总统对宣战问题，本来没有什么成见，前次入京调停时也没有反对段的提议。更何况中德相隔太远，彼此不能越境争锋，段要宣战，无非是虚张声势。想了想，冯觉得不如答应段，免得伤感情，于是命秘书员撰写布告，对德宣战。
外交部照会驻京各国公使，声明对德、奥宣战，并命内外各官署查照现行国际公法惯例，迅速办理宣战事宜。德使早已回国，只有奥使还在北京城中，因此外交部特致照会给奥使。奥使接到照会，也有公文照复中国外交部，说：“……不得不声明，此项宣战，本公使以为违背宪法，当视为无效，按前黎大总统的意见，此项宣战之举，应由国会两院同意，方可施行。”外交部当即将原文退回，大意说中、奥已成敌国，已没必要辩论。不久，奥使也卸旗回国去了。广东省督军省长虽然已经宣告独立，但对外交之事却和中央同一态度。中央与德、奥宣战，广东省也抄录大总统布告，出示晓谕，并照会驻粤各国领事。