這時恰遇清政府運送大批軍火到前線，途經灤州，負責押運軍火的彭家珍和他的學生商震、程起陸、熊斌、劉驥等秘密決定，通知第二十鎮統製張紹曾，請其在灤州將該批軍火扣留。九月初八日張紹曾聯合第三鎮協統盧永祥、第二混成協協統藍天蔚、第三十九協協統伍祿禎、第四十協協統潘渠楹等打電報向清政府提出12項要求，主要的幾點是：要求在辛亥年年內召集國會，由國會起草憲法，由國會選舉責任內閣，清皇族不得充任內閣國務大臣。這天恰好是山西獨立，山西都督閻錫山宣布要組織革命軍集中娘子關。
灤州兵諫對清廷來說，是比武昌起義更嚴重，因為它在清廷心髒地帶。張紹曾所率領的第二十鎮，本是從北洋六鎮各軍中抽調一部分合編的，它的高級將領雖具有反清的革命意識，可是中下級軍官仍然是北洋軍係，他們是惟袁宮保之命是從的。因此要以第二十鎮來發動革命起義就很難了，所以張紹曾隻能促請清廷行憲，而不能舉起推翻清朝的大旗。
灤州兵諫和山西獨立好像是兩起喪鍾，在清廷的臥室旁敲起。因此清廷對北方的反清行動便不能不敷衍，九月初九日匆匆忙忙地命令資政院起草憲法；下罪己詔；釋放自戊戌政變以來的所有政治犯。而資政院也以開特別快車方法在四天以內就把憲法信條十九條奏報清廷，九月十三日當天就頒布出來，並且擇期在太廟宣誓，以資信守。九月初九日同時下詔準革命黨人依法組織政黨；下令對張紹曾嘉獎，授以侍郎銜，並派張為長江宣撫大臣，清攝政王載灃且有遷都熱河的打算。
袁世凱這時候已實實在在地把北方軍政大權總攬於一身了。清開國時，多爾袞致書史可法說：“我大清之天下，乃得於闖賊而非取之於明朝。”袁世凱現在也是用的這個手法，他對革命軍方麵說：“我的天下是得之於清朝，而非取之於革命軍。”又對清廷說：“我今日勢力乃取之於革命黨，而非取之於清朝。”
袁世凱在洹上村以養足疾為名，已經達到了挾清廷以壓革命軍，養革命勢力坐大以要脅清廷的目的。辛亥年九月十一日他到孝感誓師時，對於當前的局勢有了四個決定：
（一）謙辭組閣大命。
（二）諫組清廷遷都。
（三）穩定南方爆炸情勢。
（四）清除北方肘腋之患。
根據這四個步驟，他一方麵派代表繼續向武昌革命政府進行和談；一方麵卻令北洋軍繼續向武昌革命軍施加壓力。至於在北方，則必須消滅吳祿貞，因為吳的縱橫才略，以及在北洋軍中的基礎，如果讓他繼續留下，則北方的天下便不是袁世凱的了。袁的政治資本是北中國的實力派，如果革命力量在北方長大和發展，則威脅了袁的存在。因此他把消滅北方的革命力量看得比對抗南方革命軍工作更為重要。所以他在洹上村時就和親信秘密商量，采取釜底抽薪的辦法，謀殺了吳祿貞。袁很明白，張紹曾是個有妥協性的人，不像吳那麼英邁，所以隻要解決了吳，北方的革命情緒便會受到極大的打擊。果然，灤州兵諫和吳祿貞被刺，使北中國的革命活動緩和了，使得袁世凱有充分時間來達到他個人取天下的陰謀。
吳祿貞字綬卿，湖北雲夢人，是同盟會會員，北方革命運動中的中流砥柱，他和清室親貴良弼最友好。清陸軍大臣蔭昌奉詔督師南下時，吳時任第六鎮統製，曾自告奮勇願意隨行。清廷早知他有大誌，但投鼠忌器，不敢把他逼上梁山，乃用假言假語來嘉獎他，暗中令蔭昌提防他。吳知自己被疑，乃稱疾不行。
北洋軍攻下漢口縱火焚燒，吳祿貞乃電劾馮國璋等，同時在石家莊截留清廷南下的輜重。灤州兵諫事起，清廷因為吳和張紹曾、藍天蔚都是士官同學，第六鎮又和第二十鎮有曆史關係。第二十鎮原駐奉天，前任統製是陳宦，因秋操才調赴灤州，吳祿貞在東北辦邊務營務多年，第二十鎮官兵很多是吳的部下。當時吳祿貞、陳宦、藍天蔚在東北帶兵，同是湖北老鄉，有關外的湖北三傑雅號。因為有這些曆史關係，乃派吳至灤州宣慰，表麵上是倚重吳，骨子裏是調虎離山，把吳調離第六鎮統製，使他不能興風作浪。
吳祿貞到灤州，張紹曾正好借重他的威望來加強第二十鎮官兵內部的團結，請他向全體將士講話，他於是發表了一篇動人的演說。他分析革命大勢，講述古往今來成大功立大業的故事，然後宣布他的計劃，他說：“蔭昌已經領清兵南征武昌，北京城內空虛，各位如果願意聽從我的話，我們這時高舉義旗，掩襲北京，必可兵不血刃，然後綏靖士兵，變易帝製，傳檄東南，釋甲寢兵，開天辟地的大事業由此而定，何必談什麼君主立憲。”
他的言論鼓勵了整個第二十鎮，於是先電奏清廷，說是他的宣撫工作已收了效，使北京對灤州兵變鬆弛了戒備，同時灤州方麵則積極部署，以灤州張紹曾的第二十鎮為第一軍，奉天藍天蔚的第二混成協為第二軍，新屯盧永祥的第三鎮為第三軍；三軍同時發動，會師豐台，以逼北京。這個計劃本有成功的希望，不料第二十鎮中有人對革命無信心，馳往北京告變，清廷乃密調灤州火車來北京，以阻止第二十鎮運兵。同時因山西獨立，於是派吳祿貞為山西巡撫，調第六鎮的一部分軍隊由石家莊進攻娘子關。吳在灤州聞命，匆匆趕至石家莊，阻止他的部下進攻娘子關，自己單騎進入娘子關和山西都督閻錫山會晤，共同商定革命行動。閻乃舉吳為燕晉聯軍大都督，吳、閻所商的計劃是：（一）晉軍、第六鎮、第二十鎮三路進攻北京；（二）第二十鎮截斷京奉、津浦鐵路；（三）第六鎮截斷京漢鐵路。吳商妥後仍折返石家莊，以山西巡撫名義回奏清廷，詭說晉軍已受招撫。