袁世凱生於清文宗鹹豐9年8月20日（1859年9月16日），6歲時養父袁保慶替他找個啟蒙老師袁執中教四書五經。同治5年（1867年）袁保慶在山東做道員，袁世凱時年8歲，也隨行，後袁保慶由山東調到江蘇。在南京，袁世凱的一位老師曲沼擅長武術，教會了袁世凱一些拳法劍術。袁世凱自小喜愛兵法，立誌學“萬人敵”，嚐自謂“三軍不可奪帥，我手上如果能夠掌握十萬精兵，便可橫行天下。”他常常不惜重金搜羅購買各種版本的兵書戰策，被人譏笑為袁書呆。13歲時袁世凱曾製聯“大野龍方蟄，中原鹿正肥”，寥寥10字，堪比楚霸王的“彼可取而代之”，顯得天下豪氣無二 。
袁世凱在北京讀書時，李鴻章正任直隸總督。袁世凱對這位大人的顯赫地位不勝欽羨，在洋務派“練兵求強”的思想影響下，他好讀兵書，留心時事，常作軍事論說，侈談練兵“安內攘外”。叔父袁保齡對他的議論，頗為讚賞，曾情不自禁地表示，袁家“嗣武有人，亦可略慰”。
由於種種原因，袁世凱在科場上的希望破滅以後，遂把詩文付之一炬，決心參加李鴻章的淮軍。他說：“大丈夫當效命疆場，安內攘外，豈能齷齪久困筆硯間”。當時，李鴻章的幕府中大都是舉人或進士出身，袁世凱僅是一個無名的秀才，因此，他沒有直接投奔李鴻章，而於1881年5月，帶領其家舊部數十人往山東登州，投靠淮軍統領吳長慶。
1882年，朝鮮發生壬午軍亂，朝鮮國王李熙（朝鮮高宗）之父興宣大院君李昰應利用軍隊嘩變，成功奪權；朝鮮王妃閔妃一黨與大院君有隙，請求清廷出兵平亂，袁世凱乃跟隨吳長慶的部隊東渡朝鮮。袁世凱率領一支清軍配合行動，殺死了幾十名兵變參與者。戰鬥中，袁世凱一路放槍，帶頭衝在最前麵，他的堅毅勇敢感染了部下，兵變很快得以平定。吳長慶在給清廷的呈報中將他讚揚了一番，說他“治軍嚴肅，調度有方，爭先攻剿，尤為奮勇”，報以首功。隨後清軍將大院君擄至保定問罪，當年23歲的袁世凱則以幫辦朝鮮軍務身份駐藩屬國朝鮮，協助朝鮮訓練新軍並控製稅務。袁世凱留鎮朝鮮期間，得到了朝鮮上下的一致好評，朝鮮人士稱讚他：“明達夙成，留京師（漢城）期年，大得都民之心”。
1884年金玉均等“開化黨”人士發動甲申政變，試圖推翻“事大黨”把持的政權，駐朝日軍亦趁機行動欲挾製王室；國王李熙派人奔赴清營求助，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。袁世凱平定了朝鮮甲申政變並打退了日本的滲透勢力，粉碎了日本趁中法戰爭之際謀取朝鮮的企圖，推遲了中日戰爭爆發的時間。袁世凱也因這一事件受到李鴻章等人的重視，年僅26歲的他就被封為“駐紮朝鮮總理交涉通商事宜大臣”，位同三品道員，左右朝鮮政局，儼然朝鮮的太上皇。袁世凱在朝鮮期間，時常出入朝鮮宮廷，並且讓朝鮮高宗按照藩國禮儀迎接上國欽差，明確清朝和朝鮮的宗藩關係。他還防止朝鮮向外國借款、阻撓朝鮮向西方國家派駐公使，袁世凱幹涉朝鮮內政的做法引起了朝鮮國王和一些大臣的不滿，清廷中也不斷有人彈劾他。
1888年1月朝鮮國王李熙致函請求清廷撤袁世凱，隨後朝鮮駐華官員金明圭奉李熙之命，請求李鴻章換人。清廷內的張謇、張佩綸等也曾攻擊袁世凱“侈然自大，虛驕尚氣，久留朝鮮，於大局無益”。李鴻章力排眾議，不僅讓袁世凱繼續留朝任職，並於1890年2月給袁世凱寫了“血性忠誠，才識英敏，力持大局，獨為其難”的評語。李鴻章認為，袁世凱在朝鮮的12年雖然由於其年輕氣盛而采取一些過激、粗暴的手段，但有效地遏製了日本和沙俄對朝鮮的滲透。日本人恨袁世凱，直到甲午年日本挑起戰爭前還多次派人暗殺袁世凱，隻不過沒有成功。
1894年，朝鮮爆發東學黨起義，袁世凱暗示朝鮮政府向清政府乞援。隨後日軍迅速出動朝鮮，企圖挑起戰爭。甲午戰爭爆發前夕的7月19日，袁世凱化裝成平民逃走，從仁川回國。因袁世凱在朝鮮時期表現突出，有“知兵”之名，北洋大臣李鴻章等保薦袁世凱負責督練新軍。
1895年，袁世凱開始在天津與塘沽之間的小站練兵，軍務處大臣榮祿、李鴻章等奏派袁世凱擴練定武軍，更名為“新建陸軍”。計劃先就定武10營，訓練步隊3000人、炮隊1000人、馬隊250人、工程隊500人，以為根本；並加募步隊2000人、馬隊250人，共足7000人之數。小站練兵中，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。
在中國曆史上，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。