，督理湖北军务。1915年（民国4年）8月，迁镇安上将军，督理奉天军务兼巡按使。段芝贵支持袁世凯洪宪称帝，12月获封一等公。此后，因在东北的地盘受到张作霖的压力，于1916年（民国5年）4月辞去奉天将军等职务。1916年6月，袁世凯死去，段芝贵投靠段祺瑞领导的皖系。1917年（民国6年）7月张勋拥立宣统帝，发动辫军复辟之际，段芝贵被任命为讨逆军东路司令，击败辫军，获封辅威上将军。1918年（民国7年）1月，任陆军总长。翌年1月，改任京畿卫戌司令。1920年（民国9年）7月的直皖战争中，段芝贵任定国军