從雲南、廣東及其他省份不斷傳來人們反對帝製的消息，給袁世凱的稱帝平添了許多障礙。接到護國軍起義的電報，他一度驚慌失措，竟在國務會議上抱怨道：“餘本不主張（帝製），爾等逼餘為之。”如同鎮壓革命黨的曆次反抗一樣，這回他也希望用軍事手段解決。護國風氣一出，兵來將擋，袁世凱政府也立即調曹錕、張敬堯兩軍和馮玉祥一旅入川抵禦。12月29日，袁世凱宣布蔡鍔、唐繼堯等有“構中外之惡感”、“背國民公意”和“誣蔑元首”三大“罪狀”，褫奪其官職爵位，勒令“聽候查辦”，同時下令討伐起義者。他說：“主張君憲正為我國民真正心理之表示，各省投票之時，概聽人民自由，並無絲毫強製……君主立憲既經國民公決，鐵案如山，無可移易，舉國上下皆無反對之餘地！若以一二人之私意，遂可任意違反，推翻不認，此後國家將憑何者以為是非取舍之標準？無可為準，任聽人人各逞其私，更複何能成國？”為了分化護國軍，他下令滇軍第一師師長張子貞加將軍銜，暫代督理雲南軍務；第二師師長劉祖武代理巡按使，讓他們逮捕蔡、唐，押解北京治罪軍事準備工作就緒以後，袁世凱於1月5日發布明令，派曹錕督率各軍進攻雲南，並令“近滇各省將軍、巡按使一體嚴籌防剿”。同時在新華宮豐澤園設立臨時軍務處，一切用兵計劃都由他直接掌握。進攻雲南的軍隊分為三路：第一路由第六師師長馬繼增統率，2月26日馬繼增暴斃後，由該師第十一旅旅長周文炳繼任。這一路計有第六師、第八師一旅和唐天喜的第七混成旅等，共約二萬人。該路從湖南常德、芷江一帶西進，經貴州攻雲南。袁世凱又命令貴州護軍使劉顯世率領黔軍配合北洋軍行動，並發給軍餉30萬元。另一路張敬堯擔任司令，由湖北乘船溯長江入四川，計有第三師、第七師和第八師一旅，加上原在四川的北洋軍第十六混成旅（旅長馮玉祥）和第四混成旅（旅長伍祥楨）及川軍周駿、劉存厚兩師，總計三萬餘人，是北洋軍的主力。不久又加派廣惠鎮守使龍覲光為雲南查辦使，率粵軍假道廣西攻雲南，作為北洋軍的別動隊，是為第三路。由於前線告急，此後又陸續抽調倪毓棻所率領的安武軍十五營和範國璋的第二十師進入湖南增援。北洋軍餉足械精，久經戰陣，在袁世凱看來，雲南“兵僅萬餘，餉難月給”，隻要大軍壓境，不難一鼓蕩平。
護國戰爭是古今中外罕有的“奇怪戰爭”。雙方實際上沒打幾場硬仗，明裏暗裏，或聲討，或調停，各種通電滿天飛，“口舌戰爭”打得遠比實際戰鬥激烈。蔡鍔原本打算在控製雲南之後，用雲南全部軍力民力，傾巢而出，一舉占領四川全省。然後再發動四川全部軍民力量，北出祈山，東下三峽，直入中原，北上幽燕，一舉打垮袁世凱。誰知唐繼堯把蔡鍔送上征途之後，便再無一彈之增，一鬥之濟。北洋軍方麵，此刻的大小軍閥大多是盤踞一方的都督、將軍，袁世凱“廢督”、“軍民分治”的政策，直接損害到他們的既得利益，他們的目的十分現實，就是當官攬權發財，因而對袁世凱之所作所為也有很深的憂慮和戒心。以蔡鍔為總司令的護國軍第一軍，總計不過4000多人，為滇軍精銳，也是護國戰爭中的主力。這支部隊在宣布獨立之前，即已陸續開拔，12月20日出發，約一個月後（1916年1月17日）抵達四川敘府，與北洋方麵伍祥楨的混成旅和川軍巡防營接戰；四天之後，攻占敘府。1月21日，入川護國軍占領敘府，31日劉存厚率領川軍第二師一旅在納溪倒戈反袁，自稱護國川軍總司令，配合蔡鍔圍攻瀘州。2月29日，北洋馮玉祥等部乘護國軍兵力空虛之機，猛攻敘府，3月2日，護國軍放棄敘府。但馮玉祥占領敘府後，即按兵不動，騎牆觀望。戴戡部一度攻占綦江、江津，北洋軍則固守待援。護國軍中路敗退後，瀘州方麵的北洋軍增援綦江，戴部寡不敵眾，退守黔邊。在湘南、川東一線，沒有激烈的戰鬥，兩軍一直處於相持狀態。北洋軍士氣低落，行動緩慢，而護國軍鬥誌昂揚，進展迅速，戰火很快擴大，雙方形成鮮明對比。在戴戡率領下，護國軍一部進入貴州，黔軍團長王文華響應護國軍，劉顯世趕走了袁世凱派來監視他的巡按使龍建章，於1月27日宣布貴州獨立。貴州獨立，兵不血刃，解除了雲南的腹心之患，使雲南正麵有了很大的緩衝區域。王文華率領黔軍攻入湘西，占領了晃縣、洪江、麻陽、芷江等縣，與北洋軍相持於辰州、寶慶一線。一時間，四川將軍陳宦、湖南將軍湯薌銘連連向袁世凱告急，所發之電，都有“萬急”、“萬萬急”字樣。
四、列強的轉變
麵對中國國內的民意滔滔，西方列強擔心帝製運動影響了在華的利益，於是改變對袁世凱的態度，由支持、觀望到公開反對了，這無疑給了袁世凱致命一擊。首先是日本，打算聯合英、俄、法、美等國擬向袁政府提出警告。美國說它“不幹涉別國內政”，對此表示不感興趣。英、俄、法因歐戰正激烈進行，無力兼顧遠東，不得不附和它們的盟國日本。於是，日、英、俄三國公使，於1915年10月28日聯合警告袁世凱，要他“暫緩改變國體”，“以防不幸亂禍之發作”。袁世凱自恃有英、日公使秘密支持，下意識地將三國的警告視為表麵文章，當即讓外交總長陸征祥答複道：“國體問題，完全順從民意”，“至本國少數好亂之徒……無論共和君主，無論以往將來，純抱破壞之暴性，無日不謀釀禍之行為，然隻能造謠鼓煽，毫無何等實力。數年以來，時有小亂發現，均立時撲滅，於大局上未生影響，現在各省均加意防範，凡中國法權不到之處，尚望各友邦始終協力取締，即該亂人等亦必無發生亂事之餘地矣！”
各國公使對這個答複很不滿。11月3日，法國公使也提出警告。袁世凱擔心引起意外的重大變故，指示陸征祥於11月11日邀請四國公使至外交部“懇談”。第二天，意大利也加入。陸征祥要求各公使體諒袁政府的“苦衷”，聲稱“政府對於變更國體問題，絕無欲速或急就之意思”。“就各省已定之選舉票數而觀，讚成者業逾全體之半，是國體變更早決於多數國民之誌願，即此可為明證”。但政府認為“應行籌備之事，既多且雜，非寬假時日，恐儀節難臻完美”，“是以延期之舉揆諸民意雖非其所樂聞，而在政府實有不能不緩之理由”。他又信誓旦旦地保證，如果有任何意外，政府在任何時候均有完全對付之力。
當時第一次世界大戰戰火正酣，同盟國與協約國除了在歐洲劍拔弩張外，對中國爭奪與拉攏也毫不鬆懈。12月12日宣布實行帝製後，德、奧駐京公使首先到外交部祝賀，並要求晉見袁世凱。袁世凱擔心親近德、奧而得罪英、日等協約國，借故推脫。當時，俄國公使曾建議協約國家承認帝製，以免同盟國先承認，使它們處於不利地位。英、法也表示同情。但是，日本情報靈通，已獲悉雲南起義迫在眉睫，所以堅持不予承認，並於12月15日聯合英、俄、法、意各國再次向袁政府提出警告，說“以後對於中國決定執監視之態度”。這時，袁世凱才明白日本內閣首相大隈重信對他的許諾是靠不住的，朱爾典把英、日同盟的關係看得非常重要，沒有製止日本幹涉的能力。於是袁世凱不敢再忽視日本的警告，立即決定派農商總長周自齊為赴日特使，以祝賀日皇加冕和贈送日皇大勳章為名，企圖直接與大隈重信密談，以期日本的支持。開始，日本政府表示歡迎周自齊，還說準備以親王禮接待他。不料周自齊的秘密使命敗露，不僅引起了中國人民的激烈反對，也招來英、俄對日本的嫉妒，日本不得不改變對周自齊的態度。在周自齊臨行的前一天，即1916年1月26日，日本政府忽然通知袁政府說：“不便接待中國特使，請延期啟行。”
消息傳開，袁世凱懊喪已極，立即陷於政治圖謀失敗的悲哀之中。負責對日本交涉的曹汝霖趕忙用日文寫了一篇題為《日本與中國》的文章，發表在《東華評論周刊》。文中先是抱怨“日本對華政策變幻莫測，難知其真正目的所在”，接著就要求日本繼續信任袁世凱政府。他說：“中國與日本有如少年之情人，在最初時期則互相戀愛，繼則齟齬，至成為夫婦之時，則所有誤會之點皆掃除淨盡，而得愉快和平之家庭焉。現兩國已經過第一時期，若以相當之方法消除雙方之誤會，則兩國將來必能開誠布公，融合意見，互相提攜聯絡，故吾人宜竭力謀增進兩國和好關係，庶遠東之和平可永建於不朽之基礎焉。”如此無恥獻媚，令人齒冷。但是此刻的搖尾乞憐，已無法重獲日人垂青。日本見袁世凱搞得怨聲載道，喪盡民心，便決定拋棄他，另尋代理人。他們派遣特務與馮國璋聯絡，又暗中插手護國軍和中華革命黨人領導的反袁運動，一邊在東北和內蒙等地支持滿蒙親貴宗社黨暴亂，企圖在中國製造混亂，乘機擴大侵略權益。還不斷公開地指責袁氏稱帝“妨礙了東亞和平”，揚言派兵進入中國內地“自由行動”。又聯合各國拒絕接受有“洪憲”年號的外交文書。袁世凱無可奈何，隻得下令對外稱中華民國，對內則強令用“洪憲”紀年，形成民國與帝國、總統與皇帝同時並存的局麵。有人提出，如此安排傷國體尊嚴，袁世凱辯解道說：“橫豎外交上之文件百姓也看不見，而且我是做中國的皇帝，不是做外國的君主，外人不承認洪憲國號，唯有變通辦法罷了。”由此人們謔稱袁世凱為“總統皇帝”、“中西合璧之元首”。想當皇帝，卻遭遇空前的窘迫和艱難，這是袁世凱始料未及的。