国元年），就任拱卫军司令。1913年（民国2年），任江西宣抚使兼第2军军长。不久因镇压二次革命有功，晋升湖北都督。1914年（民国3年），段芝贵获封彰武上将军，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