徐世昌之所以不排斥革命党，想必是出于他对清朝统治能力的悲观。一方面，他对清廷感恩戴德；另一方面，他又对清朝的统治不抱太大希望。这种矛盾的心理一直延续到清亡之后，深刻影响着他今后在政坛上的表现。

他在邮传部尚书的任上也一样卓有成效。最可称道的是他大量启用归国留学生，如胡贻谷、项骧、王世征、李方、熊崇志、施愚、马德润、郑诚、水钧韶、周启廉、黄为基等都得到他的青睐，而既无出身又无官职的留美工科学生詹天佑更被他破天荒地授予“五品顶戴”，最可见他的爱才之心。他还创办《交通官报》，宣传和普及交通、信息知识和筹办邮传宪政等等，对中国实业、信息产业的发展作出了贡献。

他在阁臣任上波澜不惊，但清廷的统治却已是风絮雨萍，到了辛亥十月，武昌终于被革命党人攻占。清廷派荫昌前往征剿，不料引起了一片责难之声。由于党人打出的是恢复汉土的旗号，而荫昌恰是满人，于是在敌我双方均激起了猛烈的针砭。北洋军不同于以前的八旗兵，不仅汉人占绝对多数，而且很多都被潜伏的革命党人策反动员过了，如今见满人带兵打汉人，自然是怨声载道。

北洋军是袁世凯一手调教出来的，大小将领多是袁的亲信，今见有隙可乘，便纷纷呼吁请袁出山。摄政王载沣迫于形势，只好重新启用袁，任命他为湖广总督兼办剿抚事宜。不料袁的眼里已看不上“总督”了，竟一口回绝。当时革命军兵锋甚锐还在其次，北洋军中也笼罩了一股诡秘的氛围，战不能战，散亦不散，开往武汉的后援部队裹足不前，似有反噬京城的趋向。载沣大惊失色，只好求助于徐世昌。

徐和袁的关系天下皆知，但满清权贵竟然能始终信任徐，纵是到了这个你死我活的关头，载沣等居然还对徐深信不疑，足见徐做人的成功。他总结自己的为官秘诀为八个字，即“圆通”、“沉稳”、“柔韧”、“机警”，而徐之所以能左右逢源，立于不败之地，第一利器便是“圆通”二字。但是正因为“圆通”，当此紧要关头，就绝不会对清廷效愚忠之忱了。何况，他虽贵为内阁协理大臣，但这个内阁却是一个臭名昭著的“皇族内阁”，满人有九人，其中有皇族六人，而汉臣只有四人，完全处于从属地位，这样的现状又有何恋栈的必要呢？

何况，当时朝野已有共识——非袁世凯不能安北洋军心。因此，徐世昌表面上领命赴河南敦请袁世凯出山，实际上却与袁定下了鼎定朝政之计。不久他回京禀报了袁的条件，即由袁组织责任内阁，全权负责军政事务。迫于革命军和北洋军的双重压力，摄政王只好同意。11月13日，袁世凯进京组阁，载沣、奕劻等退居一旁，徐世昌被任命为军咨府大臣，表面上仍属参谋或幕僚的性质，但袁常找他商量大事，因此实际上仍是协理大臣的角色。

袁世凯复出后，北洋军心大振，在龟山取得大捷，旋即又收复了汉口，兵锋直指武昌。这时地方保守势力想仿效太平天国时的旧例，组织团练以对抗革命，便推举代表向徐世昌申请枪支弹药，他当即反驳道：“现在人心浮动，发下枪支弹药，难保不被党人所利用。党人是乌合之众，逼急了他们就会合力反抗，反之他们就会自相残杀。我们现在为一时权宜考虑，不如议和，这是欲擒故纵之计。”原本他和袁世凯已经在呼吁南北议和了。

不久议和开始，北方代表为袁、徐的故旧唐绍仪。这时兵驻徐州的张勋感愤清朝危亡，积极招兵买马图谋反攻南京，唐绍仪和段祺瑞怕他阻挠和议，不约而同地建议袁世凯诱杀之。袁的秘书长阮忠枢是张勋的金兰之好，听说此事后十分担心，立即求助于徐世昌，徐则马上赴徐州游说张勋。翰林老师驾到，张勋的态度马上转变，随即致电袁世凯，表示愿意拥护共和民国。张勋虽有勇无谋，但手握重兵，又屯驻徐州这样的战略要地，若非徐世昌的游说，民国的建立也许会横生波折。

袁世凯任临时大总统后，前清王公显贵大多寄居青岛、大连、天津，徐世昌也在青岛做了寓公，以遗老自命。对于民国建立和袁世凯做总统，他本是有功劳的，但这并不代表他对清朝已经恩断情绝。满清的败亡是大势所趋，他做不到鲁阳挥戈；而清朝对他的恩宠是无以复加的，他在感情上却有节要守。所以，辅助袁世凯治理天下其实是顺理成章的事情，但他却激流勇退，甘愿为清朝“守制”。

当时章太炎由上海去北京，曾受徐的邀请到青岛一叙。章太炎素来狂放不羁，连袁世凯和孙中山都不放在眼里，不料见了徐世昌，竟然敬佩不已。一到北京，他便四处向人说道：“天下治世之才只有两个，一个是徐世昌，一个是李经羲。”当时徐虽然避居青岛，但他的门生故吏却遍布朝野，便是袁世凯也经常派人与之接洽。

1914年，袁世凯将总统权力扩大，改国务院为政事堂，总理为国务卿，虚席以待徐世昌。当时被派往青岛迎请徐的专使是吴笈孙，徐的弟弟世光一见吴便十分生气。到晚间吃饭的时候问他哥哥道：“大哥，你到北京做什么？”世昌沉默不答。世光当然明白，于是悲愤地说道：“你以前对我说过的不忘清室的话，言犹在耳，难道都忘了吗？太后和皇帝对你隆恩殊遇，有清一代能有几人？你现在竟要做民国的官？议和之际，你屈从袁世凯，已经不能被世人原谅。如今革命党已经失败，可见其不足成事，你若再为袁世凯效力，盖棺论定后，你将何以见太后先皇于地下？”徐世昌不能回答。兄弟二人一直相对坐到天明，最终世昌失声痛哭，但仍然无话可说。世光知道他决心已定，便不再劝。

徐世昌虽然就任民国的国务卿，但为了不忘清朝，通令规定：凡文武官吏在清朝所任大小官职，一律列入履历，与在民国的履历统一计算。他又自书“后乐堂”三字悬挂于政事堂，以示要“后天下之乐而乐”，暗示自己不是来享受荣华富贵的。然而最主要的是他对北京紫禁城内小朝廷的优礼，不仅清朝的遗老们见此会浮想联翩，就是当时的舆论也有认为袁世凯请他出山是为了还政给宣统的。

袁世凯却是自己想做皇帝，这决非徐世昌所能预见。可以说，徐袁的友谊在此要经受严峻的考验。称帝是袁世凯一生的劫数，表面上全国纷纷劝进，实际上都是隔岸观火。最要命的是，只因他称帝，他所倚重的北洋系实力派如冯国璋等都正式与他反目，他陡然间变成了孤家寡人。对徐世昌来说，袁既逆天而行，就不足以为友，也就不必犯颜苦谏，因此，他自始至终不发一言。有一次，袁终于忍不住召徐面谈，问他是否知道全国劝进的事，徐说不知道。袁不信，徐淡淡地辩道：“知之为知之，不知为不知。”回想交往几十年来，徐何曾对袁如此冷漠过，袁应该明白徐的意思了。

但是政治家的权力欲是不可理喻的，袁世凯还是做了皇帝。在帝制准备时期，袁拟拜徐为上卿，位在百官之上，徐则在日记中分析道：“人各有志，志为仙佛之人多则国弱，志为圣贤之人多则国治，志为帝王之人多则国乱。”显然对袁世凯称帝表示了不满。于是袁一称帝，他就托病请辞，回河南辉县水竹村隐居起来，每日作画遣兴，不问世事。袁听说后也无可奈何，只好将他与赵尔巽、李经羲、张謇并尊为“嵩山四友”，入朝可以不称臣、不跪拜。

1916年3月，袁世凯在称帝八十三天后宣布取消帝制，召徐复任国务卿。当时他的江山急转而危，护国军起兵于西南，各省或响应或观望，全国形势与辛亥革命前颇为相似。民国恢复，徐世昌当然也就复任国务卿职，这是名正言顺之事，不值得过多推敲。只是袁世凯自知获罪于天下，竟然忧怒成病，因此急急召徐进京，实际上有托孤之意。

按照当时大总统继承法，袁世凯在金匮中预置了总统候选人，人选几经变化后，最后定为黎元洪、徐世昌、段祺瑞三人。人之将死，他自知戕害共和之非，实际上已经决定由副总统黎元洪继任。弥留之际，袁拉着徐的手呜咽着说：“我被群小所误，以至于有今日，幸亏国事有依法承继之人，可以不必担心了。宋卿（黎元洪）虽没什么雄才大略，但若兄和芝泉（段祺瑞）像周公、召公夹辅成王那样，收拾时局，应非难事。我所顾忌的，倒是我家孤儿寡妇的身家性命。我死之后，请兄念及往日的交情尽力保全他们。”话及此时，袁家的“孤儿寡妇”已跪拜一地，徐急忙回拜道：“我愿以合家性命来担保。”于是洒泪而成永别。

黎元洪任总统，随即取消国务卿，以段祺瑞任国务总理。孰料黎、段不久便产生了矛盾，即所谓“府院之争”。袁世凯死后，徐世昌在北洋系中的地位已首屈一指，纵无一兵一卒，却有足够的威信。因此当黎元洪受制于段祺瑞时，首先想到的便是求助于他。徐世昌回辉县休养还不足半年，就接到了黎总统的亲笔求援信，请他赴京调解府院之争。

他负托孤之责，当然义不容辞。但他竟先在保定下车，由曹锟作陪阅兵。曹锟在高台之上对官兵介绍道：“徐公名震中外，文武兼资，道德文章，冠冕群伦。我愿率领各位，追随徐公之后，为民国造福。”当时曹锟的直系和段祺瑞的皖系已互不相让，徐世昌阅兵保定就是为了告诉段祺瑞，自己来做和事佬并非只凭一张嘴，而是有实力做后盾的。

果然，他在北京的调停相当成功。先是黎元洪以总统之尊亲来拜谒，他好言抚慰之后，派许世英向段劝说，最后内务总长孙洪伊和国务院秘书长徐树铮双双去职，府院之争告一段落。鉴于段祺瑞有军事做后盾，府院之间的天平并不平衡，之前的相争在一定程度上正是由段最信任的徐树铮引起的，徐世昌于是推荐张国淦任国务院秘书长。张国淦是一个温和的人，在国务院秘书长任上能顾全大局，也勇于调和两派，如此一来就避免了重复犯错。单从这个人选上来看，徐的确是用心良苦的。

但府院之争又是无法根治的，一段时间的缓和后又告恶化，最终闹到不可收拾的地步。黎元洪免了段祺瑞的总理职，段悻悻然回天津密谋再起。这时北洋系的各省督军们商量着赶黎下台，拟请徐世昌出任陆海军大元帅，以领袖诸侯，徐断然拒绝。接着，黎元洪鉴于局势复杂，邀请张勋进京调停各派，不料张勋包藏祸心，竟然上演了一出“复辟”的丑剧。

徐世昌参与了从准备复辟到复辟的全过程，从这一事件中也最能看出他对清朝的矛盾心理。数年前，由于张勋念念不忘清朝，曾写信劝袁世凯效法周公辅成王，暗示还政宣统，徐世昌听说后，劝张不该如此着急，但并未明确反对复辟。后来张勋在徐州召集督军团会议时，徐世昌亦派人参加，谜团赞同复辟。但是到了张勋提师入京的时候，徐世昌却劝他道：“你到北京调解黎、段矛盾，尽管放手去办。唯独复辟之事，此时万不可行。”但张勋不听。

徐世昌之所以突然反对复辟，也是出于他对张的一片爱惜之意。张勋有勇无谋，其将复辟付诸实践，相当程度上是受到段祺瑞的亲信如徐树铮、张敬尧等人的怂恿，想诱他复辟之后，再由段出面进行讨逆。徐世昌明白这一关节，但出于自己“圆通”的处世哲学，怕得罪段祺瑞，因此不能说破，只能一再劝阻。等到宣统复位后，任命他为弼德院院长，他也深知不妥，马上谢绝。但是到了复辟失败后，他却首先要求对清室的优待条件如故，又为张勋求情，保全了其身家性命。1922年，张勋病死，他亲往凭吊，老泪纵横，可谓重情重义，绝非落井下石之人。康有为曾为了复辟失败之事为张勋鸣不平，指责徐世昌和段祺瑞、冯国璋都曾参与复辟密谋，却始乱终弃，实为不义云云，本来徐多次规劝过张，与段、冯是截然不同的。

冯国璋以副总统继任总统，段祺瑞重新担任国务总理，由于两人都是实力派，府院之争更趋激烈。冯国璋的任期才一年多就满了，很想延长任期，段祺瑞就组织了“安福国会”进行阻挠，逼冯下台。经过两度府院之争，段祺瑞认为冯国璋有兵有地，比黎元洪更难对付，下一任的总统最好手中无兵，而当时符合这一标准又够资格做总统的，徐世昌是不二人选。冯国璋也认为与其让段祺瑞做总统，还不如让徐世昌拣这个便宜。因此两派都支持他做总统。1918年9月，在国会的总统选举中，与会四百三十六人，徐世昌得四百二十五票，余者段祺瑞五票，张謇、王士珍、王揖唐各一票，徐成为中华民国第五任总统。

国会虽称“安福国会”，但安福系只是其中的多数党，占议员总数的七成左右。因此，徐世昌能以如此高的票数当选，固然得益于段、冯的支持，却也不能忽略他本身的感召力。一方面，他在政治上持超然态度，声望最高。另一方面，诚如孙中山所言，“吾国之大患，莫大于武人之争雄，南北如一丘之貉”。全国人民苦于军阀相争，都希望有一个“文人”做总统。徐世昌无兵无地，素称清流，正是中国传统的“文人”士大夫形象。因此他当选后，北方各省自然纷纷表示拥护；南方的军政府虽然反对，却只针对法统问题，并不否认徐是合适的总统人选；甚至大洋彼岸的美国威尔逊总统，也马上发来贺电，希望他早日谋求和平统一，以恢复中国的国际地位。

倒是他在美国留学的女儿闻讯后，马上来信劝他辞职，因为民国的总统还没有能任满五年任期的，足见是个政治旋涡，不如激流勇退。徐世昌本有政治抱负，自然不会理会这样的小儿之见，而他任总统几近四年，仅次于袁世凯，这已决非其女儿所能预料的了。