移驻保定；1902年6月，段祺瑞升任北洋军政司参谋处总办，负责北洋新军所有编装与训练任务。1903年10月，清朝政府决定设立练兵处，统辖新军训练，同年12月袁世凯兼任练兵处会办大臣，因袁世凯推荐，段祺瑞升任练兵处军令司正使、加副都统衔；此时段祺瑞与冯国璋、王士珍并称为「北洋三杰」（亦被称为龙、虎、狗；王为龙，段为虎，冯为狗）。1904年，段祺瑞兼任常备军第三镇翼长署理；1905年2月正式升任新军陆军第四镇统制，驻军天津马厂，同年进行的河间秋操演习段祺瑞担任北军总统。1906年，段祺瑞改任陆军第三镇统