在张振武的一再要求下，袁世凯只好又封他为蒙古屯垦使加以敷衍。张振武当时四十出头，正是年富力强的时候，他也非常想建功立业，实实在在的做点事情，于是他接受委任后，非常认真的向袁世凯申请经费以开办专门机构。袁世凯这时哪里有钱，也就没有理会。张振武一怒之下便擅自回了武昌，并利用自己之前的势力公开设立屯垦事务所，还打算募集一镇精兵前往蒙古。为此，张振武向黎元洪提要每月拨给经费1000元，作为开办费。

黎元洪见张振武去而复返，本就十二分的不乐意，他见张振武又重新聚集他的旧势力，更是感到极大的威胁，于是决心除掉张振武。由于当时张振武和孙武发生矛盾，袁世凯特意派出湖北籍的参议员刘成禺、郑万瞻回武昌进行调解，在各方努力下，孙武、张振武和黎元洪都在表面上恢复了和气，而袁世凯趁热打铁，再次发来电报邀请张振武赴京。

8月初，张振武和亲信将校团团长方维等30多人随同参议员刘成禺、郑万瞻一起前往北京，由此走上了不归路。在临行之前，黎元洪还特意赠给张振武4000大洋作为旅费，双方和好如初，相谈甚欢，但一个阴谋却就此展开了。

在张振武抵达北京后，黎元洪向袁世凯发出一封密电。在密电中，黎元洪向袁世凯揭发了张振武的种种不法行为，并要求袁世凯将张振武就地正法。而在这时，张振武还在北京到处会客，与各界人士联络感情，为将来的事业打下基础。8月15日晚，张振武与湖北来京将领在六国饭店宴请姜桂题、段芝贵等北洋将领，以消除南北军界隔阂，化解之前战争的敌意。

当晚10点，酒阑人散，张振武在回旅杜途中被潜伏的军警拦截，随后被捆绑押解到西单牌楼玉皇阁京畿军政执法处。随后，军法处总长陆建章向他出示了黎元洪请求杀张的电报及袁世凯下令处决的军令。由于事情来得太突然，张振武一下就蒙了，他向陆建章提出抗议，但陆建章表示军令如山，无法转圜。16日凌晨1点，也就是张振武被捕3个小时后，在没有任何审讯的情况下，张振武被绑在军法处的木桩上吃了六颗花生米，成仁了。临刑前，张振武仰天长啸：“想不到共和国也如此黑暗！”

同晚，随同张振武一起进京的将校团团长方维也在旅馆被抓，并于凌晨在城外处决。

此事发生后，湖北籍参议员刘成禺、时功玖、郑万瞻等人大愤，他们随即向临时参议院提出质问和弹劾。在这个事件中，感觉被袁世凯愚弄和利用的刘成禺愤怒的指出：“现在政府杀人之手续，基本和强盗行为没有区别。如果这样下去的话，今后凡是民国起义之元勋，都可以一一捕杀，任凭某人为帝为王矣！”

在参议员的弹劾和舆论压力下，黎元洪抛出张振武“侵吞公款”、“拥兵自卫”、“串谋煽乱”、“广纳姬妾”等十五大罪状，为自己洗刷罪名；而袁世凯则以退为进，承认事起突然、杀人手续不完备，并向参议员们一再致歉。由于参议院中各派力量互不协调，加上张振武自身也的确存在弱点和问题，最后使得质问和弹劾两案均因不足法定人数而不能开议，结果张振武被杀一案也就不了了之（关键是张振武当时已经是无门无派，没有组织支持）。

在张振武被杀后，很多同盟会员纷纷劝阻孙中山不可贸然进京，《民权报》当时还刊登了一副非常有意思的漫画，名字叫《行不得也，哥哥！》，只见画中的北京城头张开大网，正要捕捉北上的轮船。在这种情况下，孙中山仍旧力排众议，他对众人说：“无论如何，我也不可失信于袁总统。别人都说袁世凯不可靠，我倒也试试自己的眼光”。

孙先生以诚待人固然不错，但碰到袁世凯这样的权术老手，自然要受他愚弄！不过，不肯以诚待人而只顾玩弄权术，到最后也是要搬起石头砸自己脚的，谁又比谁更聪明呢？这是后话。