帝时，因其劝段祺瑞抵制帝制，遭袁世凯罢免。1916年6月，袁世凯死后，黎元洪继任总统，段祺瑞为北洋政府国务院总理，徐树铮复任段祺瑞改组内阁的陆军次长兼国务院秘书长。因常对黎元洪蛮横无理，在府院之争中被革职。1917年，徐策动张勋以辫军驱逐黎元洪，立宣统帝复辟，即辫军复辟事件。事后又策划了段祺瑞讨伐张勋的讨逆军行动，后任陆军总次长，主张武力统一中国，消灭陆荣廷、孙中山的南方护法军。1917年11月第二次府院之争，段祺瑞辞职。之后，徐幕后策划督军团对冯国璋施加压力，策动奉天张作霖入山海关关内抢夺军火，迫使冯