1882年（光緒八年），朝鮮發生壬午軍亂，當年23歲的袁世凱跟隨吳長慶的部隊東渡朝鮮，以“通商大臣暨朝鮮總督”身份駐藩屬國朝鮮，協助朝鮮訓練新軍並控製稅務。以整頓軍紀和鎮壓兵變有功，為朝鮮國王所看重，並得清政府獎敘五品同知銜。
會辦朝鮮防務
1884年（光緒十年），金玉均等“開化黨”人士發動甲申政變，駐朝日軍亦趁機行動欲挾製王室；國王李熙奔赴清營求助，袁世凱指揮清軍擊退日軍，維係清廷在朝鮮的宗主權及其他特權。由直隸總督兼北洋大臣李鴻章奏舉，袁世凱任駐漢城清軍“總理營務處，會辦朝鮮防務”。
平步青雲
1894年（光緒二十年），甲午戰爭爆發，清軍海陸皆敗，袁世凱隨軍撤退天津1895年（光緒二十一年），袁世凱由軍務處大臣榮祿、李鴻藻等奏派擴練駐天津小站的定武軍，更名為“新建陸軍”。1897年（光緒二十三年），擢直隸（今河北）按察使，仍主持練兵。1898年（光緒二十四年），據傳袁世凱將圍園殺後的消息告訴忠於慈禧太後的榮祿，結果戊戌變法失敗，皇帝失去政權並遭軟禁。1898年6月，袁世凱升任工部右侍郎。
小站練兵
袁世凱發跡的最關鍵一步，是“小站練兵”。有一次他對張之洞透露自己的練兵秘訣道：“練兵的事，看起來很複雜，其實也很簡單，主要的是要練成‘絕對服從命令’。我們一手拿著官和錢，一手拿著刀，服從就有官有錢，不服從就吃刀。”當時在“新式陸軍”中，每棚（相當於班）都供奉有袁的肖像，朝夕焚香跪拜。袁又經常派人到各營演說，向士兵灌輸袁世凱是所有士兵的衣食父母，大家都由袁世凱養活之類的鬼話。
立業基礎
袁世凱聘德國軍官十餘人擔任教習，又從天津武備學堂中挑選百餘名學生任各級軍官，並引用和培植一批私人親信，以加強對全軍的控製。這些人以後大都成為清末民初的軍政要人。如徐世昌、段祺瑞、馮國璋、王士珍、曹錕、張勳等。小站練兵是中國新式軍隊發展的轉折點，也奠定了袁世凱一生事業的基礎。從此，聲譽鵲起，扶搖直上。1897年，擢直隸（今河北）按察使，仍主持練兵。
馭人術
袁手下有一個文案阮忠樞，有一次結識了妓女小玉，欲納為妾，結果遭到袁的痛罵。事後，袁卻秘密派人將小玉贖出，並購置了房舍和各項陳設，然後帶阮過去。這時天色已晚，阮隨袁進入一個院中，隻見房中鋪陳異常華麗，堂上紅燭高燒，擺著豐盛的酒席。及至進入屋裏，便見一個丫頭一麵喊著“新姑爺來啦”，一麵從裏間攙扶出一位新娘打扮的俏麗佳人。阮仔細一看，新娘竟然是自己朝思暮想的小玉，方才恍然大悟，從此對袁更加忠實效勞
創建山大、統率北洋
1899年（光緒二十五年）冬，袁世凱出任山東巡撫毓賢。袁到任後，對拳民加以驅散，令其在山東無法立足，逃往天津、北京一帶，山東在袁世凱治下維持穩定，並且加入東南互保。1901年（光緒二十七年），袁世凱在山東創建中國近代史上第二所官立大學堂——山東大學堂，即現在的山東大學。11月，繼李鴻章署理直隸總督兼北洋大臣。1902年（光緒二十八年），實授袁世凱為北洋大臣，在保定編練北洋常備軍（簡稱北洋軍）。
戊戌政變的爭議
1898年戊戌政變前，帝黨人物曾寄望於袁的新軍，譚嗣同即曾麵勸袁世凱出兵圍攻慈禧太後所居之頤和園。袁世凱沒有對慈禧太後下手，結果戊戌變法失敗，皇帝失去政權並遭軟禁。然而袁世凱當時的決定，對於戊戌維新的成敗，是否具有決定性的影響，至今仍有爭議。
投靠慈禧
政變起初，慈禧太後在上諭中隻是斥責康有為“莠言亂政”，停職待參，並未申斥譚嗣同等人，而譚嗣同勸袁世凱出兵圍園誅後則屬情節嚴重的謀逆大罪。相傳袁世凱聽時任直隸按察使楊崇伊說康有為已被革職待參，懼怕譚嗣同勸其出兵圍攻慈禧太後一事暴露，牽連自己，遂向榮祿告密，西太後聞之大怒，下令逮捕康、梁諸人下獄，並誅殺了六君子。
權大震住
袁世凱北洋集團勢力的擴張，對掌握中央政柄的滿族親貴集團的世襲地位構成嚴重威脅。皇室親貴煽動一些禦史上疏屢彈劾袁世凱袁世凱權高勢重，甚至預言將步曹操、劉裕後塵。1906年，袁主動辭去各項兼差，並將北洋軍一、三、五、六各鎮交陸軍部直接管轄。1907年，又被調離北洋，到北京任軍機大臣兼外務部尚書，成為中樞重臣。
被解除官職
1908年11月光緒帝和慈禧太後相繼病死，年幼的溥儀繼位，改元“宣統”，其父載灃為攝政王。載灃因為反對袁世凱的很多新政措施，更因為戊戌政變一事（他懷疑袁世凱出賣維新派，致使光緒被慈禧太後幽禁至死），對袁世凱非常痛恨，成為攝政王後立即解除袁世凱的官職，袁稱疾返回河南，最初隱居於輝縣，後轉至安陽。袁在此期間韜光養晦，暗地裏仍關心政事，等待時機複出。