徐世昌督东北仅两年，满洲面貌焕然一新，清廷亲贵载涛“自欧考陆军归国，经奉天(今沈阳)见马路、电灯、军警无不备具，街市焕然一新，乃宿公署，俨然欧式，益服世昌新政经画，非它省疆吏所及。还朝即力荐其值枢府焉。”世人称东北三省新政为“徐世昌新政”，徐世昌亦为此而自豪。在应对日俄侵略方面，徐世昌在上任前与时任北洋大臣的袁世凯设定的外交方针，一是“以保卫主权为第一急务”;二是“在具体交涉时，为了在主要问题上达到我们的目的，在次要问题上让步也许会复得必要”。徐世昌对日本明目张胆的侵略行径予以坚决反击:“必示人以不可攻，而后人不攻;必示人以不可欺，然后人不欺。”在卫护领土主权等原则问题上据理力争，寸土不让。
一次，日人在图门至六道沟90余里钉立木桩，暗将我国领土划入韩界(韩界为日侵占)徐世昌令吴禄贞带人连夜拔去，并记上华名里数，钉立标识，使日人目瞪口呆。徐世昌任用与日交涉“着为功劳”的吴禄贞为解决“界务问题”督办，有效地遏制了日本蚕食中国边境领土的阴谋及“满洲政策”的推行。徐世昌在与沙俄侵略方针所进行的针锋相对的斗争中，同样取得了“已无余憾，为之欣慰”的结果。徐世昌在东北实施近代化建设，使东北开改革之先河，在推进全国近代化进程方面，确实功莫大焉。
重掌中枢
宣统元年(1909年)8月，政任协办大学士，补授军机大臣;一月后又授体仁阁大学士，系清代文臣的最高荣典，也是汉人枢臣中唯一最受朝廷信任者。徐世昌还在东北时，就已考虑到清廷失势，便未雨绸缪，预谋转中退路。他为人处事十分谨慎，绝不骄矜，以党派示人;他既能符合潮流，大办新政;亦不疏远旧派、权要，可谓兼收并蓄，广结广交，左右逢源，上下畅通，从而为今日重掌枢要铺平道路，徐世昌因此而赢得“水晶狐狸”的雅号。
徐世昌重掌中枢，欲行新政，却孤掌难鸣，于是他极力大造舆论，“助袁出山”，但清廷仍忌恨袁世凯，并不理睬徐世昌的保奏。因为北洋六镇，从将到兵，一直听命于袁世凯;即使袁世凯回河南闲居，仍在暗中联络，遥控指挥。满人陆军大臣荫昌指挥不灵，清廷亲贵慌了手脚，不得不依徐、袁共商之六项“出山”条件，授袁世凯为钦差大臣，各路军以皆归其节制，南下镇压革命。徐世昌终于完成了一项历史性任务。徐、袁重新联手，袁开始唱主角，二人配合得珠联璧合，天衣无缝。袁世凯以总理大臣的名义直接下令要摄政王兼陆海军大元帅载涛率兵上前线便吓得打了退休报告。
清廷此时认为唯一放心得下的便是徐世昌，随即加封徐太傅太保，无非要鞠躬尽瘁，效忠清廷。这时的徐世昌，审时度势，顺应潮流，其指导思想与袁世凯一样，逐渐由君主专政转向君主立宪、民主共和，对革命党人的策略也由剿而抚，由抚而和。他们不愿与革命党对阵，主张采用和平方式，赶清帝下台，这就避免了一场大内战，最终达到了推翻帝制、创建中华民国的目的，这个决策是明智的，值得肯定。为何逼清帝退位，归政于民国?据说还是世昌的妙计--让段祺瑞领衔，以北洋将领64人联名、发电要求清廷“立定共和政体，否则以兵随之”。电发次日，徐世昌为避嫌恳请辞职。
民国之初
民国元年(1912年)2月12日，由张謇主稿的清廷诏书稿:“今全国人民心理多倾向共和，南中各省既倡议于前，北方诸将亦主张于后，人心所向，天命可知。予何以忍因一姓之尊荣拂兆民之好恶。是因外观大势，内审舆情，特率皇帝将统治权公诸全国，定为共和立宪国体，近慰海内厌乱思治之心，远协古圣天下为公之义。袁世凯为总理大臣，值此新陈代谢之际，宜有南北统一之方，即由袁世凯以全权组织临时共和政府，与民军协商统一办法。”这一诏书标志着清朝寿终正寝，但行文却十分得体，给垮台的清廷留足了面子。据说最后一句是徐世昌塞进去的“私货”，几乎肯定徐世昌了清廷亡后便是袁世凯的天下。徐世昌手法之高，谋略之远，令人咋舌。
袁世凯出山、逼宫、掌权三部曲，导演都是徐世昌。袁世凯既有逼迫清廷退位之功，又有促成南北议和之举，且挟北洋雄师之势--南方只有把中华民国临时大总统拱手相让了。即便孙文不是谦谦君子，袁世凯的总统宝座也是坐定了。更何况，众多革命党人也都认为:“收拾大局，建设中国，非袁莫属!”孙中山是明让暗斗，向袁世凯提出“约法三章”企图对袁世凯加以约束。
徐世昌把袁世凯捧上总统宝座，功莫大焉，当时一般看法，国务总理一职非徐世昌莫属。然而，出人意外的是徐世昌此时却激流勇退了。徐世昌有他的独到的思维逻辑。他受清廷厚恩，而实则一力助袁，因而进退两难，只能托言因“国变忧愤”，力辞太保，离京闲居，暂避“一时之谤”。如果马上弃清报袁，于情于理，都不好说。方显明迎新辞旧，不露痕迹。而闲居不仕，还可算作不负皇恩的前清遗臣。再则当前局势仍动荡不安，袁世凯的宝座还不平稳，不如作个“局外人”以静观变化。
徐世昌隐居于青岛，行前与袁世凯长谈，袁世凯许以二年为期，但忍不住又于民国元年(1912年)、二年(1913年)两年内两次敦请徐世昌“出山”相助，徐世昌皆婉拒，不为所动。但以他与袁世凯的亲密关系、自己在北洋的威望、推行“新政”的成绩、“中庸之道”的政治手腕，超群出众，愈是不出，呼声就越高。后来发生了刺宋案，国务总理赵秉钧不安于位，而徐世昌并不以袁世凯所请，仍退居幕后;直到民国三年(1914年)袁世凯取得镇压“二次革命”胜利，剪除了政敌，便再次请徐世昌出山，任国务卿之职。徐世昌开始动心。徐世昌遂于民国四年(1915年)5月，任北洋政府国务卿，北洋人呼之“徐相国”。
徐袁分裂
民国四年(1915年)袁世凯野心急剧膨胀，蓄谋恢复帝制，使袁氏子孙代代为帝。徐世昌却认为帝制实不为可，不得民心;但看看袁世凯的劲头，只得缄口不言，作壁上观;并为辞国务卿，以便将来可以局外人之身分收拾残局，留下转圜的余地。此前，徐世昌曾极力反对袁世凯与日本帝国签订卖国之《二十一条》，并“罢工”十余日。徐、袁裂痕从此产生。徐世昌退居河南辉县水竹村，后自号水竹村人。
袁世凯称帝后，封徐世昌、张謇等四人为“嵩山四友”，仿汉高祖时“嵩山四皓”，但徐世昌并不买账，因“嵩山四皓”均为隐居不仕之贤者，此封有永不叙用之意，未免欠妥。徐世昌在日记中大发感慨:人各有志。志在仙佛之乡者多，则国弱;志为圣贤之人多，则国治;志为帝王之人多，则国乱。这就标志着徐、袁携手时代的结束。徐世昌此时一定异常失望，自己一向唯袁世凯马首是瞻，为之出谋画策，肝脑涂地;竭力辅佐的结果，实非始料所及。此时再不分道扬镳，那就得同流合污，也背上千载骂名。徐世昌在袁世凯称帝前即已恢复帝制必定失败，抽身先退，无疑是明智之举。
担任总统
民国六年(1916年)，袁世凯一死，徐世昌见国事难为，便又隐居水竹村。此后曾应黎元洪、段祺瑞之请，调解过“府院之争”。民国六年(1917年)6月，张勋复辟时，徐世昌担任民国大总统保皇派康有为等曾寄希望于徐世昌;徐世昌也曾一度动心，因他对北洋纷争不已感到灰心，欲在复辟后掌握实权，干一番事业。后获知日本并不支持，乃知难而退，力劝张勋解除武装，恢复共和，并保证其身家安全。同时他还竭力为溥仪卸罪，继续保全清室，或许为了还掉“人情债”吧，但却受到时人谴责。
民国七年(1918年)，在选举民国第二届总统之际，段祺瑞、冯国璋相持不下，一向两面讨好的徐世昌遂作为“理想人选”，得任总统。徐世昌居然还请示早已退位的溥仪，“得其恩准”。徐世昌此举意图前清遗臣之好感，但仍然有人讥讽他:“以清太傅而仕民国，早已可见其人!”想面面俱到，往往适得其反;两面讨好，弄不好两面得罪。徐世昌当总统的第一件大事，便是谋求南北和解，结束内战，为此使出浑身解救，但都无甚效果，无非拖延时间，民国十一年(1922年)终于爆发了直奉大战。得胜的直系并不感谢徐世昌“一边倒”的支持，在曹锟一再逼宫之下不得不恋恋不舍地离开总统府，迁居英租界，既结束了他五年的总统生涯，也从此结束了他从政40余年的历程。
退隐之后
徐世昌到天津过起了寓公生活。他出身翰林，博学多才，文章诗词书画皆精，传统文化造谐很深。退隐后，在北京班大人胡同设立“徐东海编书处”，历时年，编《清儒学案》208卷，并创作诗词5000余首，楹联一万余对，多为质量上乘之作。如不从政，成为国学大师，或书画名家，当无问题。
自民国二十年(1931年)九·一八事变发生后，徐世昌开始关心政治，静观时局的发展。民国二十三年(1934年)，徐世昌过80岁大寿。早在1930年，他就亲笔写了几百幅对联，准备届时赠送来宾。寿辰前几日，徐家就高搭彩棚，大张筵席。当日，从早到晚，贺宾盈门，络绎不绝，大多为北洋军阀及旧官僚，也有工商和教育界人士，还有清朝遗老、贵胄以及以“中国通”而闻名的美国人福开森等数百人。其中最引人注目的当属不请自到的南京国民党中央委员会负责华北党务的方觉慧了，他的到来让徐世昌格外紧张和警觉。席间，徐家人特为方觉慧敬酒，并送他对联、条幅等，以表谢意。
民国二十五年(1936年)12月，“西安事变”发生后，徐世昌非常关注，为及时徐世昌晚年了解事件的发展，每天都让侄女给他读报，并对外声明了自己立场:“中国只有团结抗战，才能救亡。”当听说蒋介石已接受了张学良的八项主张，停止内战，一致对外后，徐世昌不无忧虑地说:“纵然有些诺言，也许是权宜之计，过后未必就能算数。”蒋介石后来的所作所为，果然未出他之所料。
徐世昌对日寇一贯深恶痛绝，曾在华盛顿会议上利用矛盾，“拆散了英日同盟”。日寇对东三省的野心，早在他担任东三省总督时就已领悟很深，为此他曾进行全力抵制和反对，收回了部分主权。而今日寇又卷土重来，吞并东三省之后，成立伪满洲国，进而发动华北事变。七七事变后，天津沦陷于日寇之手。作为政治家，徐世昌虽然寓居津门，但对亡国灭种的局面也是忧心忡忡。他一再对身边的人或者来访的人说:“大敌当前，国内应团结协作，一致对外，方可挽救民族危机。”
民国二十七年(1938年)初，日本大特务土肥原贤二约见徐世昌，仍遭到拒绝。金梁等人曾是徐世昌门生，任职于伪满洲国，他们秉承溥仪意旨规劝徐世昌:“老师千万别丧失良机，出任华北首领，这是为了老师的晚节。”徐世昌闻言愤然大骂，然后推辞。是年冬，徐世昌的膀胱癌日趋严重，当时曾从北京协和医院请来泌尿科专家谢元甫来津诊治。谢元甫检查后说，必须做手术，并提出去北京住院治疗，徐世昌恐去北京遭日本人暗算，没有答应。民国二十八年(1939年)6月，85岁的徐世昌病逝于天津，归葬辉县，未修墓，仅竖一块“水竹邨人之墓”碑。