1898年6月11日，光緒皇帝頒布“定國是詔”，實行變法，史稱“戊戌變法”。9月21日，慈禧太後發動政變，“變法”曆時103天，史稱“百日維新”。譚嗣同、林旭、楊銳、楊深秀、劉光第、康廣仁6人被逮捕處死。
一直支持維新變革的袁世凱不但沒有受到牽連，而且此後仕途順利，步步高升，事實真像傳說的那樣，是袁世凱出賣了光緒帝嗎？在董福祥、聶士成、袁世凱統帥的北洋三軍中，其他兩軍均逐漸式微，為什麼唯獨袁世凱的軍隊發展壯大了呢？
可以說，袁世凱依靠新建陸軍而使仕途一路升遷；同時，新建陸軍也隨著袁世凱的步步高升而逐漸發展壯大。
由於朝廷在新建陸軍上花費巨大，因此新建陸軍格外受到朝廷的重視，加上袁世凱的練兵有方，軍隊麵貌煥然一新，成效顯著，袁世凱受到慈禧太後等人賞識。1896年4月，監察禦史胡景桂參奏袁世凱“尅扣軍餉，誅戮無辜”等罪名，在兵部尚書榮祿的遮掩下，袁世凱不但沒有獲罪，反而被提升為直隸按察使，仍專管練兵。1897年，清政府又整飭軍隊，編建精銳軍，分中、前、左、右、後五軍，由榮祿、聶士成、馬玉崑、袁世凱、董福祥五人分別率領。
1898年6月，慈禧太後任命榮祿為直隸總督兼北洋大臣，統率董福祥的甘軍、聶士成的武毅軍和袁世凱的新建陸軍，並稱“北洋三軍”。
戊戌變法後，慈禧太後為鞏固京畿重地，命直隸總督榮祿為欽差大臣，節製北洋各軍，組編武衛軍。武衛軍由5支軍隊編成，以聶士城的武毅軍為武衛前軍，駐蘆台；董福祥的甘軍為武衛後軍，駐荊州、通州；宋慶的毅軍為武衛左軍，駐山海關內外；袁世凱的新建陸軍為武衛右軍，駐小站。榮祿另募新兵萬人為武衛中軍，駐南苑。實際上每軍各踞一方，自成勢力。
此時，袁世凱已升至工部右侍郎。很多人都認為，在戊戌變法中，是袁世凱出賣維新派才導致了變法的失敗。但事實是怎樣的呢？
1898年9月16日，在小站的袁世凱應召赴京覲見光緒帝，得到光緒帝的賞識，升任京卿二品候補侍郎，專辦練兵事務。袁世凱在京期間，維新派代表譚嗣同緊急拜見他，請求其派兵進京，呼應發動政變。但袁世凱考慮到京城內有旗兵數萬人，自己的軍隊隻有六七千人，當即予以回絕。那麼，袁世凱告密了嗎？根據袁世凱的一貫風格，他斷不會在帝黨與後黨兩股勢力角力之時，過早地將自己暴露在一個危險的境地，甚至冒著前程盡毀、命懸一線的風險賭上一把。袁世凱深知帝黨沒多大的勝數，後黨實力雄厚，而他站在同情光緒帝與維新派的立場上，應該選擇靜觀其變，坐待事態發展再選邊站隊。事實上，他也是這樣做的。
此外，袁世凱出賣維新派的說法證據不足。第一，如果說袁世凱告密，時間就應該在1898年9月19日這一天，因為18日夜間譚嗣同將“圍園殺後”計劃通報袁世凱，但慈禧直到21日才動手，這不符合慈禧當機立斷的風格。第二，袁世凱無論是直接向慈禧告密，還是通過第三人間接告密，事後都會留下證據，哪怕是間接的證據。但後來袁世凱被革職罷官，有人提出要將他置於死地，光緒之弟載灃也對他恨之入骨，卻沒有一個人能拿出袁世凱出賣變法的任何證據。第三，“戊戌六君子”被殺的同一天，慈禧太後任命榮祿為軍機大臣，取代袁世凱擔任直隸總督兼北洋大臣。袁世凱在戊戌變法後的職務變動，表明他不是撲滅變法的“功臣”，慈禧對他也是不信任的。在9月21日這一天，慈禧可能通過其他信息來源，獲知維新派“圍園殺後”的計劃，而後采取措施的。袁世凱以他久經沙場、老謀深算的曆練在關鍵時刻涉險過關，才有了後來在政治舞台上大顯身手的機會。
《馬關條約》簽訂後，西方列強爭先恐後掀起瓜分中國的狂潮，都想在中國攫取更多利益。西方列國的不法惡行，激起了中國人民的反抗。1899年10月，義和團運動在山東爆發，發展迅速，引起西方列強的不滿，要求清政府撤換山東巡撫。
1899年12月，清政府委任袁世凱為山東巡撫。袁世凱把山東原有勇隊15000人編成武衛右軍先鋒隊，重新訓練。以後又陸續將勇隊改編成左翼防軍、右翼防軍和海防防軍，部署山東全省各地，在全省範圍內對義和團進行全麵彈壓。山東的義和團首領王立言、王玉振、朱士和及其骨幹分子全部被袁世凱擊斃，義和團在山東全省消失。