眼睁睁看着张勋复辟的大总统黎元洪此时再也没有了任何顾虑，事到最后，他终于显出了骨气和魄力。
黎元洪的总统府依然五色旗高扬；对前来劝他退位、接受复辟朝廷册封的人，黎元洪严词喝骂。7月1日这一天，黎元洪连发三道电令，一是要求各地立即讨伐国贼；二是宣布起用段祺瑞为国务总理，三是宣布由在南京的副总统冯国璋代行总统职权。做完这些布置，7月2日，黎元洪进入日本公使馆避难。
张勋复辟开始以后，段祺瑞立即接到黎元洪恢复他的总理职务、要求他起兵讨逆的命令。段祺瑞恼恨黎元洪争权，又鄙视他无能，不愿奉黎元洪的命令，但经人一劝，立即以大局为重，还是在接受大总统黎元洪号令的名义下，来到天津附近的马厂，以第八师李长泰部和驻廊房的第十六混成旅冯玉祥部为力量，开始讨逆。
和张勋密切合作复辟的社会名流是康有为，而和段祺瑞并肩扫除复辟的是梁启超--梁启超是康有为的学生，1898年二人是\"百日维新\"的主将，不到二十年的时间，师生二人立场竟有天壤之别。
7月2日，梁启超风尘仆仆赶赴马厂，段祺瑞亲自迎接，握着他的手说：\"任公上任，军威大振。\"以段祺瑞为总司令，梁启超、汤化龙、李长泰为参赞的讨逆军组建。7月3日，誓师讨逆。
7月4日，段祺瑞以讨逆军总司令名义发出讨伐张勋的通电，这个电文出自梁启超之手：
\"天祸中国，变乱相寻，张勋怀抱野心，假调停时局为名，阻兵京国，至七月一日，遂有推翻国体之奇变。窃惟国体者，国之所以与立也，定之匪易。既定后而复图变置，其害之于国家者，实不可胜言。且以今日民智日开，民权日昌之世，而欲以一姓威严，驯伏亿兆，尤为事理所万不能致……\"
在段祺瑞讨逆军的攻势下，辫子军不堪一击。双方7月7日交火，7月12日即告战事结束。整个战斗一共六天，其中有四天没有对阵，实际只有两天。张勋那十个营的六千辫子军，战斗一开始就被策反了六个营，只剩四营兵力挣扎顽抗，很快就一败涂地。
这场战斗中却出现了一个有军事史意义的事件：北京南苑航空学校校长秦国镛驾驶飞机向紫禁城投弹，这是中国第一次空军作战，轰炸的还是皇宫。秦国镛一共向紫禁城投弹三枚，都是尺把长的小炸弹，吓得宫中的溥仪、太妃和\"大臣\"魂飞魄散，纷纷扎进床下。这三枚炸弹一枚落在隆宗门外，炸伤轿夫一名；一枚落在御花园的水池边，炸坏水池一角；一枚落在西长街隆福门的瓦檐上，没有爆炸，把几个聚在那里赌钱的太监吓个半死。
张勋兵败如山倒，慌了手脚，立即打电报给各省督军，要求他们履行徐州会议的承诺，赶紧发兵增援。可是，哪里会有人理他？10日，张勋再发一电，大骂徐州会议参加者背信弃义，出卖朋友。
眼见四面楚歌，张勋想到自己还有个\"法宝\"，那就是徐州会议后大家签字赞同复辟的那块黄绫子，各省督军，以及段祺瑞的亲信徐树铮的大名都还亲笔签在上面呢。张勋11日对外国记者发表讲话，扬言要公开名单。不料等到要找出黄绫子的时候才知道，它已经被北洋的人以二十万大洋从他的参谋长那里买走了！
众遗老束手无策，问张勋现在该怎么办。张勋说：\"你们个个聪明，只我是个傻瓜，复辟成功，大家加官晋爵，失败了我一人受罪。好，不用你们干着急，这事与清廷无关，是我张少轩一人干出来的。成功了，皇上老子坐龙廷，现在失败了，由我一人负责，要杀、要砍都可以，怕什么！\"
从7月1日到12日，十二天时间，这场荒诞无比的复辟闹剧就结束了。
败得这样快，固然首先是复辟与时代不合，张勋在实际施行中的头脑简单也是一大原因。按照康有为的方案，可能不至于这么稀里哗啦、荒唐现眼。康有为的意见是：在政制上，\"复辟宜行虚君共和，政权当归内阁\"，\"更不宜恢复大清国号\"；在军事行动上，康有为建议\"布置要严密，徐州现有兵力三万，宜调一万入京，其余分扼津浦铁路，再调冯麟阁一师入关扼京奉铁路。\"这番建议，比张勋的带着区区六千士兵、要全盘恢复封建帝制高明得多。