侵华期间，原本留守天津的他以“勤王护驾”为名义，主动带领5个营的援兵追随皇帝，受到慈溪太后褒奖。光绪三十一年（1905年），任江苏按察使。光绪三十二年（1906年），任顺天府府尹。光绪三十四年（1908年）（也有的说是1907年），担任民政部左侍郎，署山东巡抚。宣统元年（1909年），署两广总督，达到其仕途顶峰。辛亥革命爆发后，赋闲于上海的他受袁世凯之指使，请求皇帝退位。袁世凯掌权后，他谢绝了袁世凯政府的直隶总督职位邀请。袁树勋有长子袁思永（1880-？，巽初）。