中华民国成立后，1912年1月9日，吴兆麟任北伐第一军总司令。1月13日，吴兆麟任鄂军参谋总长。1912年9月，北京政府授予吴兆麟陆军上将、勋二位，并授予大绶嘉禾章、文虎章。湖北裁军时，吴兆麟去职，奉调赴北京。1913年秋，李烈钧在湖口举兵讨伐袁世凯，吴兆麟被黎元洪派驻段芝贵部任联络参谋。因受到排挤，且对现状不满，对袁世凯、黎元洪、革命党人均无信心，故吴兆麟脱离政界，回到湖北投身社会公益事业。在湖北，吴兆麟于1922年督修樊口大堤，建民信闸、民生闸，开辟月河，修筑王唐黄堤等堤防工程，三年后工程完工。