东巡抚袁世凯，陈述经武之道，未得赏识，后被推荐加入段祺瑞幕府，成为其记室。1905年，被段保送到日本陆军士官学校就读。1910年，日本士官学校第七期步兵科毕业，回国后在段祺瑞的部队任清朝第六镇军事参议。1911年，任段祺瑞第一军总参谋。1912年，辛亥革命爆发，徐树铮为段祺瑞起草《北洋五十将乞共和电》与《乞共和第二电》，以武力威胁，称「谨率全军将士入京，与王公剖陈利害」，迫使隆裕太后同意宣统退位。1912年至1914年，徐树铮先后任军学司司长、军马司司长、将军府事务厅长等职。1914年5月，徐树铮任