争激烈，徐树铮被罢免，任远威将军，留北京代职。直皖两派最终爆发直皖战争，徐任皖系定国军副总司令兼参谋长。战败后，段祺瑞下台，徐被指控为“十大祸首”之最而遭通缉拿办，借日本使馆之助逃到天津，后潜入上海公共租界内匿居。1921年，孙中山计划联合段祺瑞、张作霖组成三角同盟，北伐讨直。徐代表段祺瑞于次年初赴桂林与孙中山晤谈。1924年9月，江浙战争爆发，徐任皖系浙沪联军总司令。皖系再次失败，他在英租界寓所内被支持直系的英国人拘捕，并强迫他乘英轮去欧洲。在途经香港时，第二次直奉战争结束，段祺瑞被推为临时执政，