Ascendió junto a Yuan, al que respaldó como primer presidente de la república china tras la caída de la monarquía en 1911. Sirvió en varias ocasiones como primer ministro bajo Yuan y casi ininterrumpidamente como ministro de Defensa de los diversos Gobiernos de la década de 1910. Se opuso, sin embargo, al intento de Yuan de proclamarse emperador. Tras la muerte de Yuan en 1916, pasó a controlar la política nacional en coalición con otros militares de la camarilla de Beiyang, con los que pronto se enfrentó por el control del poder y los desacuerdos sobre el método para reunificar el país, que Duan deseaba realizar por la fuerza. Gracias a los impopulares acuerdos económicos y militares con Japón, logró aumentar su poder y controlar el Gobierno del país hasta 1920, cuando una coalición de caudillos militares rivales le derrotaron militarmente en un breve enfrentamiento.