袁世凯恢复帝制，全民共讨。云南总督蔡锷一直伺机南下，实施军事讨袁，终于巧计避开袁的耳目，绕道回到云同，宣布独立。
蔡锷自1915年10月下旬在天津与梁启超等人议定军事讨袁计划后，一直在京寻机南下。但恶网四布，他的一举一动都受到密探监视。他以喉病为借口，于28日向袁世凯请假五天。袁据呈照准了。11月3日，假期届满，要求续假，“赴津就医”。袁准予续假七日。蔡锷到了天津，实现了南下计划的第一步。帝制谋士杨度提醒袁说：“此人一去，无异纵虎归山，放鱼入海，从此我华无宁日矣。”11月18日，摹锷待！监迥硝懈时，却“旋移德义楼，由该楼茶役夜间送其登火车站”，转乘日轮“山东丸”破浪而去。19日，蔡锷按事先约定之计，电告北京经界局周钟岳他已离津，可速拟续假三月赴日就医之文代呈袁世凯。22日，周代蔡呈袁续假三月，并请派员代理经界局督办和参政院参政职务。袁批假两月，并予24日特任龚心湛、张元奇分别代蔡锷兼署督办经界局事务和署理参政院参政。周又代蔡上呈，“锷病根久伏，殊非旦夕所能就痊。而北地严寒，亦非孱弱之躯所能耐，……查日本天气温和，山水清旷，且医治肺胃设有专科，于养病甚属相宜。兹航海东渡，赴日就医，以期早痊。”袁见木已成舟，只好批假。
12月初，蔡锷抵达东京。他事先曾派人赴日与欧事研究会成员石陶钧、张孝准等联络，请设法避开新闻记者。但还是引起了社会各界的注意。“留东人士闻之，一如飞将军从天而降，争往探问。即日本官场中及新闻界亦多有来访者。”蔡锷不敢掉以轻心，蔡锷尽量避免会客，住无定所。直到离日前夕，蔡锷才致电袁世凯，首次对帝制提出异议。随后，蔡锷在石陶钧、张孝准等人的周密布置下，悄然离日，经上海、香港转赴越南河内，直奔云南。
袁世凯接到蔡锷东京来电，方知上当，却也无计可施，指望唐继尧能践其拥护帝制的诺言，拒之于外，或击之于途。12月19日，袁致电唐说：“蔡锷、戴戡偕同乱党人滇，应严密查访”，并于越南海防、河内、老街一带广布密探，以求截杀。蔡锷一行却在唐继尧所派委员唐继虞、邓泰中的严密保护下，挫败了蒙自道尹周沆、阿迷（今开远）知事张一鹘的行刺阴谋，安全到了昆明。唐于次日复电袁世凯：“皓两电均悉。昨据探报：蔡锷、戴戡到港，似有赴滇之意。当以两君行踪倏忽，莫测其情，经即飞电艰阻，昨复加派委员驰往探阻，未据报告。倘两君径行到滇，当确探其宗旨，如果有密谋行情事，当正言开譬，竭力消阻。否亦令其速即离滇赴京，勿稍逗留”，并向袁“保证”：“继尧宗旨夙定，布置周密，但得生命不受危险，绝不致有变故发生。”
蔡锷二次入滇，云南人民欢欣鼓舞。“锷经越入滇，注意颇属周到，不欲以色相示人。乃此秘密消息，不瞬息而传遍，盖船埠、车栈。旅馆均有人坐候、遂至无可避匿。抵滇之日，儿童走卒群相告语，欣然色喜。不数日，金融恐慌为之立平，物价亦均平静。”蔡锷抵滇当日，立即开始各项准备工作。他一面致电上海梁启超、贵州刘显世、川军第二师师长刘存厚和四川将军陈宦的参谋雷飙等，或报告情况，或请示方略，或授以机宜；一面据京津所议，与唐继尧一起安排了作战计划，决定先出兵后宣布，出其不意打击袁世凯。按此计划，滇军一旅将于23日向四川进发，待其抢占川南各战略要地后，滇、黔同时通电全国，宣布独立。这中间，约需20天时间。
刚到上海的梁启超突然接到情报说：袁世凯将以补贺日皇加冕为名，派周自齐为贺礼赠勋特使，赴日洽谈条件，以换取日本承认帝制。紧接着，江苏将军冯国璋又派人至沪传言，说他“盼滇速起”，且将立即响应。梁感到有必要打破京津成议，提前发难；何况蔡锷、戴戡已抵达云南。于是，梁启超一面通过日本驻华公使小幡运动日本政府拒绝周自齐赴日；一面于20日托南京友人发电至唐继尧代转蔡锷：“外交紧急，袁将卖国，请即发动。”唐、蔡以为梁已在南京，冯国璋也准备响应，加上袁世凯又要查缉蔡锷，便决定改变计划，及早发动。
21日，唐继尧在寓所召集有蔡锷、李烈钧、任可澄、罗佩金、刘祖武、张子贞、方声涛、顾品珍、熊克武、黄毓承、殷承王献、尤云龙、籍忠寅、刘云峰、杨蓁、唐继虞、李日垓、戴戡、孙永安、龚振鹏、戢翼翘、但懋辛、周官和、王伯群、李雁宾、庾恩旸等云南省内外重要人士紧急会议，宣读了梁启超的来电，指出：“置布举义日期，不可再缓。”接看，蔡锷介绍了袁世凯阴谋称帝及各方面反对帝制的情况。他说：“大家都抱口是心非的态度，都怀疑这个皇帝是否做得成。至于一般的人，则没有不反对的。所以，只要云南起义，闻风响应者必多，袁氏一定被打倒。我们必先出其不意，从速发动。”与会者一致赞成，并议决起义步骤：（1）先以唐继尧、任可澄名义致电袁世凯，令其取消帝制；（2）届时无圆满答复，即以武力解决之。随后，戴戡宣读梁启超早在天津已起草好的讨袁通电。多数人认为，由于袁已于12月12日宣布接受帝位，因此原稿中有一段文字已不切时宜，须加删改。但戴戡坚持要电请任公自己改。后经李烈钧调和折中，方同意由隶籍进步党的任可澄代笔。会议还讨论了军队命名和出兵方略等具体问题。最后一致采纳了李日垓的意见，采用“护国军”之名。对于首脑机关，戴戡根据天津成议，提议设立元帅府，但多数与会者反对。最后议决仍采民国元二年旧制，“合并军、巡两署，恢复都督府，召集省议会”。至于都督人选，因唐、蔡互相推让，最后公决：唐留守，任中华民国云南都督府都督，兼中华民国护国军第三军总司令官；蔡出征，任中华民国护国军第一军总司令官，并推李烈钧任中华民国护国军第二军总司令官兼筹饷总局总办。其出兵总方略是：第一军北出四川，第二军东进广西，第三军居中策应，战略进攻的重点为四川。
22日晚10时，唐继尧、蔡锷、李烈钧、戴戡、王伯群、殷承谳与上校以上军官及各机关长官在将军署举行宣誓：“拥护共和，吾辈之责。兴师起义，誓灭国贼。成败利钝，与同休戚。万苦干辛，舍命不逾。凡我同人，坚持定力。有逾此盟，神明必砸。”23日夜11时，唐、任署名的反帝制电报正式发出，指出：“窃惟大总统两次即位宣誓，皆言恪遵约法，拥护共和。皇天后土，实闻斯言，亿兆铭心，万邦倾耳。记日：‘与国人交止于言。’又日：‘民无信不立。’食言背誓，何以御民。纪纲不张，本实先拔，以此图治，非所敢闻。计自停止国会，改正约法以来，大权集于一人，凡百设施，无不如意。凭藉此势，以改良政治，巩固国基，草偃风从，何惧不给，有何不得已而必冒范叛逆之罪，以图变更国体。”要求立将杨度、孙毓筠、严复、刘师培、李燮和、胡瑛、段芝贵、朱自钤、周自齐、梁士诒、张镇芳、袁乃宽等12人“即日明正典刑，以谢天下；涣发明誓，拥护共和”，并以云南军民“痛愤久积，非得有中央永除帝制之实据，万难镇劝”为由，限25日10时以前答复。同日，唐继尧、任可澄、刘显世、蔡锷、戴戡等人联名照录此电通告全国。24日，蔡锷、戴戡再电袁世凯，促其“迅以照准”唐、任“所陈各节”。
当然，唐、蔡等人很清楚，袁世凯是不会取消帝制的。因此，电报发出后，他们加紧作武力解决的准备。24日，唐继尧又任命了一大批下级军官，并放饷发械，积极做好出征准备。同日，又推吕志伊撰就对外照会五款。25日，袁未答复，唐继尧、任可澄、刘显世、蔡锷、戴戡遂联名发出二次通电，称袁世凯既为“背叛民国之罪人，当然丧失总统之资格”，宣布他们“深受国恩，义不从贼，今已严拒伪命，奠定滇黔诸地，即日宣布独立”。云南宣布独立，标志着蔡锷领导的云南起义的开始，护国战争正式爆发。