唐绍仪内阁成立，刘冠雄被任命为海军总长。此后，刘冠雄为近代海军制度的整备作出了贡献。同年12月，获授海军上将。后来他历任陆征祥内阁、赵秉钧内阁、熊希龄内阁、徐世昌内阁的海军总长。1913年（民国2年）7月二次革命爆发，刘冠雄亲自率舰队南下，参加进攻吴淞炮台的战斗。刘冠雄获袁世凯任命为南洋巡阅使，击败了江苏省的反袁军。因立下军功，刘冠雄获授一等文虎章、一等嘉禾章。同年12月，福建都督孙道仁被北京召还，刘冠雄兼任福建都督（同年12月，福建都督之位废止）。刘冠雄受到福建省内的国民党弹压，势力基本丧失。19