云南独立后，袁虽极度恐慌，但还故作镇静，一再向人表示：“云南人民素称善良，云南将士大多深明大义，仅有少数奸人称兵抗命，本大总统不忍遽加讨伐，希望云南内部自行解决。”1916年1月7日，他发表命令说：“据上将军龙济光、张勋、冯国璋、陆荣廷、段芝贵，将军赵倜、陈宦、汤芗铭、李纯、倪嗣冲等先后电称，愿率师旅入滇申讨……公忠体国，殊堪嘉慰。”但他认为云南问题“不难迅速消灭，无须多用兵力”，命令他们“简拔精锐，听候随时调用”。其实，他正在急如星火地从四面八方调动军队，布置了三路进兵，企图一鼓荡平。他派虎威将军曹锟为第一、第二两路总司令，第二路开入四川南部，第一路开入湖南西部。第二路司令为张敬尧，所辖军队有由岳州调动的曹锟的第三师，由南苑调动的张敬尧的第七师，由保定调动的李长泰的第八师之一旅（第八师第十五旅旅长王汝贤部），这是由四川进攻云南的主力军。第一路司令为马继增，所辖军队有由南昌调动的马继增的第六师，由奉天调动的范国璋的第二十师之一部，由奉天调动的张作霖的第二十七师之一部，由安徽调动的倪毓棻的安武军十五营，由河南调动的唐天喜的第七混成旅，这是由湘西经过贵州进攻滇东的侧翼。又从湖北调动王金镜的第二师之一部填防岳州。此外，还拟组织第三路军由海道运兵南下，假道滇越路进攻滇南，因法国公使康悌不同意，只得作罢，改由广东振武上将军龙济光派兵假道广西进攻滇南。总之，袁对云南问题，口头上说不用兵，事实上除了北洋军第一、第四、第五等师，分驻北京、上海、山东等处无法抽调者外，凡北方可以调动的军队，几乎全部都已调出。他主观地认为，云南护国军的兵力，比1913年国民党五省联合讨袁的力量小得多，而他这次投入的兵力又比上次大得多，一定可以旗开得胜，马到成功。因此限曹锟于六个月内平定云南。
云南护国军方面，虽然编了三个军，声势似乎不弱，但是第二军李烈钧所属张开儒、方声涛两个梯团，仅负保卫滇南之责；唐继尧兼领的第三军分配任务，留守后方。实际上，只有第一军独当其冲。第一军下设三个梯团。第一梯团司令刘云峰，辖第一支队邓太中、第二支队杨蓁；第二梯团司令赵又新，辖第三支队董鸿勋、第四支队何海清；第三梯团司令顾品珍，辖第五支队禄国藩、第六支队朱德。唐继尧拨给第一军的部队，总共只有三千一百三十人，等于一个旅的兵力，而在出发时所发的军饷不足两个月，弹药仅供一个月之用，兵士仅发少许津贴和伙食费。为什么大敌当前，唐继尧却如此轻率从事？其中另有原因。唐继尧本无意于起兵讨袁，只因蔡锷不远数千里冒险而来，云南军民又一致主张讨袁，他才被迫宣布起义。根据当时各方提供的情报，袁与北洋派之间有深刻矛盾，冯国璋、段祺瑞都是反袁的，云南两个邻省的当权派，广西陆荣廷和贵州刘显世也都是反袁的，只要云南的义旗一举，全国各省就将纷纷响应，像辛亥革命反对清政府一样，因此他只作象征性的出兵，希望不战而胜。万一战而不胜，他还可以保全实力，向袁讨价还价，而将一切责任委之于人。这种两面手法，下文自有分晓。
蔡锷分兵两路，自己率领第一梯团由昭通直趋叙州，命第二梯团由毕节直趋泸州，而以第三梯团为接应部队。对方四川将军陈宦所属的兵力，计有北洋军第二混成旅李炳之、第四混成旅伍祥祯、第十六混成旅冯玉祥等部，督署卫队团一团，川军第一师周骏、第二师刘存厚两部，以及黄鹄举、钟体道两混成旅。在袁所调动的大批北洋军尚未进入四川以前，四川原有的兵力，就远远地超过了蔡锷的兵力。因此，蔡所面临的不仅是以云南一省抵抗全国的问题，而且首先是以云南一小部分的力量抵抗四川全省的问题。
陈宦虽是袁的重要爪牙，但他不是北洋嫡系。他跟蔡锷又有一种极其微妙的关系。他们都是以文学生而转入武学堂的，毕业后又都得到当时督抚的提拔，一跃而为高级军官。他们的门生故吏，大多分布于四川、云南两省。他们在北京时又有“湖广大同乡”之谊，往来非常密切。陈宦外放四川时，蔡锷介绍三个湖南人做他的随从人员，后来陈发表王某为军务科长，马贶生为军需科长，雷飚为川军第二师的旅长。雷是湖南宝庆县人，又是蔡的学生和旧部，早年随蔡由广西到云南，与唐继尧等同在蔡的手下当过管带。陈宦的高级将领伍祥祯是云南人，刘存厚是四川人，都做过蔡的部下，而蔡的前敌指挥韩凤楼（北方人）又是陈的学生。蔡、陈二人的相互关系，“你中有我，我中有你”，既是多年的老朋友，又是当前的敌人。
陈宦以一个非北洋派的南方人而深受袁的赏识，一个军事幕僚而被提拔为统兵大员，但他对袁既是感激，又是害怕。他外放出京时，袁曾面许将川、滇、黔三省军事交他一手办理。但他到四川不久，袁就派河间人张联棻湖北人刘一清做他的参谋长。陈完全知道，这个新参谋长是派来监视他的。8月间，筹安会宣告成立的电报到达四川，陈向机要人员讲了一句话。他说：“嘿，北京耍起猴把戏来了！”12月间，云南问题发生，他又向左右作了如下的估计：“蔡松坡不是一个轻举妄动的人。老头子也说过‘彼直我曲’的话，可见他做贼心虚。我所直辖的三个混成旅，只有玉亭[4]一人靠得住，其余两旅，一个不在身边，一个时刻想把队伍拖到陕西去[5]。当然，老头子会派大队人马入川援助，那些带兵官哪个不是为自己的功名富贵而来，即使他们能够打败滇军，我也站不住脚了。”
云南独立后，陈由川北调伍祥祯旅到叙州布置防务，命川军第二师由泸州移驻永宁，因刘存厚按兵不动，遂派第一师熊祥生旅入驻泸州，第二师雷飚旅进驻纳溪。又派冯玉祥旅驻内江为叙、泸间的策应部队。袁政府接二连三地命令各省文武机关撤换与蔡锷有关的人员，陈始终没有执行。蔡在进兵之前，密电劝陈响应独立。他回答说：“事权不一，环境困难。”他在一切文电中从来不骂蔡，蔡也不以恶言相加，他们二人始终保持着似敌非敌，似友非友的暖昧关系。
伍祥祯到叙州后，1916年1月10日，袁政府下命令伍兼任川南镇守使。1月20日，蔡亲率护国军第一梯团进占横江渡、燕子坡、柏树溪等处，伍旅向自流井退却。21日，杨蓁支部占领叙州。这是护国军首次取得的胜利。
1月27日，贵州继云南之后宣布独立。贵州的独立，稳定了云南的外围，并使北洋军在四川和湖南两个战场上都受到侧面威胁，这是护国军在军事上和政治上取得的重大胜利。贵州在地形上与云南具有唇齿相依的关系。自民元以来，贵州政局即受进步党人的操纵。贵州地方军阀刘显世，继唐继尧之后掌握该省军权。袁因贵州是个小省，兵额也不多，仅给以护军使的名义，直到1915年10月14日，才加以“督理贵州军务”的头衔；封爵时又仅给以子爵，与各省将军封公封侯者显有厚薄之分。特别使刘不安的是，这一年11月20日，袁派龙建章继戴戡之后为贵州巡按使，事前并未征求刘的同意。戴戡、王伯群二人乘机劝刘与云南同时起义，刘则意存观望，以云南先发动，贵州随后响应为言。黔军团长王文华、熊其勋也一致劝刘速下决心讨袁，王文华是刘的外甥，也是王伯群的兄弟。
云南宣布独立后，龙建章看见贵州形势不稳，为保全自己起见，12月29日他电请袁政府另行召集国民会议，将变更国体问题重复表决。袁一怒之下，一面指使参政院于1916年1月7日复龙一电予以驳斥，一面于同月10日下令叫他离职北上，取消其一等男爵，交付高等文官惩戒委员会惩戒，并为讨好刘显世起见，任命其弟刘显潜继任贵州巡按使。1月16日，龙化装逃走。18日，贵州人民举行代表大会，通过决议，促刘宣布独立，并举为护国军贵州都督。但刘不敢接受，电请袁速汇军饷以固军心。
云南护国军进兵四川时，蔡锷派戴戡率滇军一营由毕节趋贵阳，策动贵州独立，并派王伯群往黔南兴义一带运动驻军响应。1月24日，戴戡行抵贵阳。26日袁政府汇到军饷三十万元。27日，刘显世通电宣布独立。
2月8日，袁政府下令：“刘显世先行开缺，听候查办。”袁派唐尔锟继任贵州护军使。唐是刘手下的一个团长，这仍是引诱别人部下倒戈的一贯手法，但是这道命令成了放不响的潮湿爆竹。
贵州独立后，戴戡遵照蔡锷的指示，率黔军六团人由松坎出綦江向重庆进攻。这六团的兵力实际上不足八个营。这是护国军在四川开辟的第二战场。蔡将黔军编为护国军第一军第四梯团，辖第七支队熊其勋、第八支队王文华两部。又将护国军第一军分编为左右两翼，自己兼任左翼总司令，不久改派他的参谋长罗佩金继任，派戴戡为右翼总司令。戴又派王文华为右翼军东路司令，率新成立的黔军十三营向湘西出发。这是护国军在湖南开辟的另一战场。这十三营的兵力，实际上也不过是一团人，但在湘西民军配合下，2月3日占领晃县，16日占领麻阳。这是护国军从侧面取得的胜利。
一月下旬，护国军攻占叙州后，蔡锷亲率第二梯团进攻纳溪、泸州。对方将领刘存厚、雷飚等都是蔡的旧部，蔡劝其响应起义。刘存厚于2月1日宣布独立，自称护国军四川总司令，倒戈反攻泸城。2月6日，对方熊祥生旅撤走，护国军占领泸州。2月14日，右翼黔军攻占綦江。这一时期，护国军在四川作战虽然连续取得胜利，但是胜利的范围只限于川南一隅，而对方的作战部队也只是原驻四川的少数军队，对袁政府的打击不大。袁则利用陈、蔡交兵时期，以高速度调动大批北洋军源源入川，因此自2月下旬起，北洋军与护国军力量的对比起了重大的变化，护国军的处境非常不利。
2月中旬，北洋军第三师吴佩孚旅、第七师张敬尧部都集中到泸州一线，协同川军熊祥生旅反攻泸州。由于寡众悬殊，蔡锷主张集中兵力突破一点，由綦江直冲重庆以断北洋军的后部，而以少数部队坚守泸州。但是他的部下都不以孤军深入为然。蔡锷接二连三致电唐继尧，请其每月补充兵力一千人或五百人，认为只要能够做到这一点，“则逆援虽众，不足平也”。唐继尧对于这样一个顶起码的要求，也视若“耳边之风”。军饷方面，由于后方不按时接济，以至军士“衣不蔽体，食无宿粮”，蔡锷用私人名义向地方商人出息借款，甚至派人远走湖南向矿商借款。军火方面，蔡锷电催后方火速接济炮弹30颗，步枪每支补充子弹三百发，以应前方急需，这也是一个顶起码的要求，也未得到回答。
由于战线拉得太长，后方没有预备队，兵力实在不敷分配，蔡锷不得已下令放弃泸州，退守纳溪。2月21日，川军熊祥生旅首先回到泸州。这是袁家军自开战以来转败为胜的第一仗。袁得报大喜，下令封熊二等男爵，又封李炳之、吴佩孚三等男爵。这些都是“破格之赏”。
尽管袁家军打了一次胜仗，四川形势暂时稳定下来，但从整个国内外形势看来，袁的处境还是十分不妙。首先是来自外交方面的压力。日本拒绝袁的赠勋特使后，公开干涉帝制，甚至扬言将承认南方护国军为交战团体。在日本公使的鼓动下，五国公使接连提出口头警告，认为袁政府已无力量平定云南，如果战事扩大，必将影响全国秩序和外侨安全，他们不能坐视。其次是北洋派内部矛盾日益加深。云南独立前，袁力图削弱北洋诸将的兵权，曾拟建立模范军来代替北洋军。云南独立后，袁又需要北洋军替他平定南方，可是，北洋诸将离心离德，阳奉阴违，纸上谈兵的多，自告奋勇的少。有的趁火打劫，向袁要饷要械要地盘，等到这些东西骗到了手，他们却又按兵不动，企图保全实力。袁费了九牛二虎之力，才调动曹锟、张敬尧、李长泰等部组成了第一批征滇军，还想组织第二批，却始终组织不起来。甚至找不到一个指挥全局的主将，不得不自己指挥一切。第三是财政罗掘俱穷。他的聚敛之臣梁士诒，替他举办鸦片烟税，盗卖上海存土，甚至1915年全国人民节衣缩食积累起来的救国储金，也被他们提用，共计搜刮到手六千万元，分别用在筹备大典、调兵遣将、收买“国民代表”及军人政客等方面，早已用得精光。对内无法开源节流，对外借款不成，梁士诒之流只得大量发行中国、交通两银行钞票，以应军事急需，因此造成了两行信用破产，通货膨胀和物价飞涨的经济危机。
由于以上情况，1916年年初，在用兵云南的同时，就有人主张停办帝制，以缓和来自各方面的种种危机。首先提出来的是都肃政史庄蕴宽。他用公函请国务卿转呈袁世凯，提出三项建议：一、帝国尚未成立，应即取消洪宪年号；二、撤销大典筹备处；三、参政院无存在之必要，应即闭会。这种建议当然逆袁之耳，庄蕴宽因此拂袖而去，袁派参政张元奇继任都肃政史。
随后又有袁的策士献计说：“当前的问题，军事决定一切。缓办帝制可以减少因帝制问题而引起的各种压力。缓办帝制不等于取消帝制，军事问题解决了，帝制问题也就可以复活。”这种建议虽非袁世凯所喜，但在某种情况下，是袁所能接受的。
2月23日，袁下令缓办帝制，所有各省“吁恳早正大位”的文电，一律不许呈递，并将大典筹备处撤销。28日下令，定于5月1日召集立法院，指定以国民会议复选当选人为立法院议员复选当选人。29日，参政院代行立法院宣告闭会。
由于袁采取了以上措施，全国便有取消帝制以及召开南北和议解决国是的种种传说。因此肃政厅全体肃政史联名提出，请对庄蕴宽的三个建议再加考虑。袁只得心平气和地回答说：“此事关系重大，应征求各省同意后再作决定。”
这是袁在困难重重的国内外形势下，在全国人民反帝制，反独裁，反卖国的巨大浪潮下，企图摆脱政治危机，缓和内部矛盾的一套手法。如果说他知难而退，从此取消帝制，那就大错而特错了。他正在倾其全力指挥北洋军分途进攻纳溪、叙州。
从2月下旬到3月上旬，护国军与北洋军在纳溪隔江对峙。北洋军又开到生力军第八师王汝贤部之一旅。蔡锷打电报给唐继尧说：“敌能更番休息，我则夜以继日；敌能源源增加，我则后顾难继。”3月7日北洋军分途渡江南犯，川军刘存厚部一触即溃。蔡在战报中叙述说：“刘部号称四千，临阵不见一人。”蔡主张坚守阵地，跟北洋军硬拼到底。罗佩金则认为兵疲弹尽，敌众我寡，不宜孤注一掷，主张退守待援。9日，护国军由纳溪退守大洲驿。
纳溪鏖战时，冯玉祥旅由内江进占南溪。3月7日，又乘虚而入叙州。这是北洋军在四川正面取得的第二次胜利。袁发表命令，称赞冯“忠勇奋发，极堪嘉尚”，封以三等男爵。并授张敬尧勋三位、加陆军上将衔，旅长熊祥生、吴佩孚、吴新田均晋授陆军中将。3月8日，熊部团长刘湘占领江安，袁也升授他陆军少将，并给以勋五位。
与北洋军攻占纳溪的同时，护国军右翼黔军也退出綦江，广西方面龙觐光军攻占剥隘，湘西方面北洋军第六师夺回麻阳。此外，还有一支攻入云南境内的“奇兵”：据川军统领杨起元从宁远（西昌）来电称，2月23日，他率领部队偷渡金沙江，夜袭摩鱼鲊，已由江驿进抵芝麻口。袁下令称赞他“出奇制胜，深入滇境，占领要隘，骁勇绝伦”，并授勋五位以资鼓励。
袁世凯接二连三地接到前方的捷报，他又大大地神气起来了。为了鼓励北洋军将士继续替他卖命，他采办大批咸牛肉、咸猪肉、罐头食物、绍酒、采缎、贡绸、金银用具、时计、衣帽、刀剑、古玩字画、碑帖、相片、磁器等件，送往前方慰劳将士。对立功将领，给以一至五等荣光宝星章，得到这种勋章的人每年可以领到三千元、二千元、一千元、五百元、二百五十元不等的年俸。3月10日，他又公布发行洪宪元年六厘内国公债，用以充实战费。
尽管北洋军在川湘战线上打了几次胜仗，但是全国人民的反袁烈火愈烧愈旺，民军活动的范围愈来愈广，总的形势对袁说来还是不利的。北洋军在战区内采取了抢光、烧光、杀光的“三光政策”。抢的办法有三种：第一种是用“借”的名义，向民间强借物资，有借无还，这是最文明的一种。第二种是借口搜查违禁物品，乘机栽赃陷害，从而向民户勒索巨款。第三种是杀猪宰羊，翻箱倒箧，这是明日张胆的抢劫行为。烧的原因也有两种：第一种是在战区内以“扫清射界”或防止窝藏南军为名，大量焚烧民房。第二种是由于人民采取了“坚壁清野”的办法，或者躲得无踪无影，他们不能就地取得给养，又找不到妇女供其蹂躏，于是放火焚屋以泄忿。杀的对象就更加广泛了，凡被认为不肯跟他们合作的人民，例如逃避差役，拒绝供养，以及有“敌探”或南军便衣队嫌疑的青壮年，都被他们任意屠杀。杀人杀得最多的是号称“北洋骁将”的张敬尧。蔡锷写信谴责他说：“帝制未成，先屠百姓，苟无百姓，何以为国？足下媚兹一人，已属罪不容死；况复虐我同胞，人将不食尔肉！”
正是由于北洋军对广大人民进行了强派捐税、掠夺物资、拉走壮丁、强奸妇女、滥捕滥杀、放火焚屋等滔天罪行，更加引起了广大人民的誓死反抗。战区农民经常埋伏在山林深处，用锄头扁担打死北洋军的哨兵和瞭望队，或者成群结队截击北洋军的殿后队伍而夺其枪支。城市居民纷纷逃往山区，使北洋军在物资供应和军事运输等方面受到严重困难。战区人民对护国军则输送弹药，供给情报，修路架桥，向导引路，护送伤病员归队，甚至在两军阵前呐喊助威，胜则帮助搜杀残敌，败则掩护退却。护国军退出叙州后，未及随军撤走的伤病员，由庆符、高县、筠连、兴文、叙永等地退往大洲驿时，沿途人民招待食宿，指引路途。甚至号称“匪巢”的大坝、金鹅池一带的土匪，也都热情地致送旅费，派人护送归队。在这种情况下，北洋军虽然打了几次胜仗，也仍然处在人民群众的重重包围之中，他们只能龟缩城内或者保守几个据点，不敢长驱深入。相反，护国军利用川南山岳地区负险固守，并在人民的协助下不断举行夜袭，打得张敬尧的九千兵只剩下五千兵，其他各部则都保全实力，不敢出击。
3月15日，广西突然宣布独立。这一消息正如晴空中起了霹雳，川湘前线北洋军更加丧失斗志，全国形势迅速进入到帝制必败和反帝制必胜的一个新的阶段。
