6月7日，张勋率辫子军步、马、炮兵十营，约4300人从徐州启程北上，8日晨抵达天津，9日辫子军即进入北京，驻扎在天坛、先农坛一带，而张勋本人则在天津停留，目的一是等待黎元洪解散国会；二是探询段派人物及列强对复辟帝制的态度。由于当时日本认为清室复辟“目下尚非其时”，故支持段祺瑞建立统一政府，而不支持张勋。段祺瑞为利用张勋解散国会，驱黎下台，对其复辟企图未加可否；徐世昌则秉承日本意旨，在探询了日本的意图以后，力朗张勋万勿轻举妄动，张勋复辟的决心为之动摇。他打算先胁迫黎元洪解散国会，再扶植李经羲内阁以控制大局；复辟之事，观望一个时期再说。8日晚，张勋即对来天津迎接他的总统府秘书长夏寿康提出“解散国会”、“摈斥群小”等调停条件，限三日内（6月8日下午6时至11日下午6时）实现，否则不负调停责任，任各省军队自由行动。黎元洪不敢怠慢，当天即下令撤销军事幕僚处。而对于解散国会，一则黎怕担违法之名；二元人肯于副署解散国会的命令，因而颇为踌躇，但在张勋的武力威胁之下，亦无可如何，遂于次日拟好解散国会的命令，交代理国务总理伍廷芳副署。伍坚决拒绝，并说：“余法学士也，余未见宪法许总统解散国会。
余决不与闻此举，宁死不从！”张勋气势汹汹地致电伍廷芳，竟以命令口吻对伍说：“务望立予副署，早布明文”，又威吓说：“现在兵迫京畿，旦夕口（即）可横决。设以一人之梗议，致大局之全隳，责有专归，悔将何及！”伍廷芳不为所动，坚定地表示：“约法无解散国会明文”，非全国一致赞同，不能“遽然从事”。还对人说：“别人畏怕兵力，独我71岁之老头子不怕恫吓。”黎元洪无奈，再次敦促李经羲“即日进京就职”，副署解散国会的命令，而李以“我既未就职，更说不到副署”为词，躲闪不前。张勋大发雷霆，说是无人副署，即让黎元洪按戒严时期处理，以大元帅名义发布解散国会命令，无须副署。如果6月12日晚12时以前仍无解散命令发布，即回徐州，不负调停责任，13日起各省军队即可自由行动。总算把解散的时间推迟了一天。12日晚，黎元洪在公府连夜召开会议，有人提议，可以步军统领江朝宗代理国务总理，江本人也概然允诺。黎元洪遂免去伍廷芳代理总理职务，改任步军统领江朝宗为代总理，副署解散国会的命令，并于13日凌晨（倒填为12日）发布。
14日，张勋以胜利者的姿态，偕新任国务总理李经羲及帝制分子刘廷琛、胡嗣瑗、万绳栻、张镇芳、雷震春等到京。黎元洪特开中华门，以黄土铺路，迎接张勋。张勋声势极为显赫，“恍若讨征成功之帝王”，道旁军警林立，由前门车站直抵公府，沿途军队不下万人，附随的汽车达百余辆。张勋进京后，一面通电各省，令其取消独立；一面求助于冯国璋帮助疏通各省军阀支持李经羲组织内阁。19日至22日，独立各省相继取消独立；天津“各省军务总参谋处”也于22日宣布撤销；24日李经羲宣布就职。复辟派的死硬分子刘廷琛、胡嗣瑗、万绳栻、张镇芳、雷震春等不满张勋中止复辟之举，骂他欺君卖友；并煽动栖息津、沪的清朝遗老密函张勋，谓现在“民国已无存立之理，自非复辟不能立国”，“称兵各督，已与乱党结不解之仇，非归命朝廷，依附义旗之下，无以自处”，逼其立即树起复辟旗帜。又蛊惑张勋说：“公进有万全，退无一是；进有不世之功，退有不测之祸。孰得孰失，不待智者而决矣。”“我公智深勇沉，乘时而动……七载以来，几经艰难困苦，始有此千载一时之会，虽天所相，实我公之精诚有以感之。万世瞻仰，在此一举。”
6月27日晚，早已由维新派堕落为保皇党党魁的康有为带着预先拟好的伪诏十余道，并携同沈曾植、王乃徵等人秘密潜入北京，为张勋复辟推波助澜。康有为在民国建立以后，一直与清朝遗老遗少沆瀣一气，诽谤共和，鼓吹君主制。到北京后，眼见多年的梦想，就要变为现实，非常得意，途中特特斌诗一首，诗云：“廿载流离逐客悲，国门生人岂能知。长驱津浦有今日，大索长安忆昔时。朝市累更哀浩劫，天人合应会佳期。西山王气瞻葱郁，风起云飞歌有思。”在复辟派的鼓噪下，张勋决心不顾一切，发动复辟。28日晚，张勋与康有为、沈曾植、王乃徵、张镇芳、雷震春等在张勋私宅举行会议，决定了复辟计划。30日傍晚，张勋偕刘廷琛等潜入清官，与溥仪的师傅陈宝琛举行御前会议，将复辟计划告知清室。会后，张勋到江西会馆听戏，同时飞调驻扎在天坛的辫子军和驻在南苑的第十二师（陈光远统率）人城，被步军统领江朝宗所阻。夜12时，张勋返回住所，召集京、津警备司令王士珍、江朝宗及京师警察总监吴炳湘、陈光远、李进才（第十三师师长）及康有为、梁鼎芬、刘廷琛等开会，当即宣布欲行复辟，继而厉声逼迫王士珍、江朝宗立开城门，放辫军人城。王、江面面相觑，不敢反抗，于是北京城门洞开，放辫军尽入。7月1日凌晨3时，张勋身着朝服，头戴红顶花翎，率领刘廷琛、康有为等50余人乘车进宫，早已做好准备的溥仪即在养心殿召见张勋等人，张勋率领众人匍匐在地，向溥仪行三跪九叩大礼，奏请复辟，说是“共和不合咱的国情，只有皇上复位，万民才能得救”。溥仪自谦了一番之后，表示接受“奉还大政”，立即“复位”的要求，宣布实行复辟。当天，一连下了由康有为事先拟好的《复辟诏》等19道伪谕，主要内容为：
（1）下诏即位。宣布自即日起“临朝听政，收回大权，与民更始”，改民国六年（1917年）为“宣统九年”。（2）锡封张勋为忠勇亲王，黎元洪为一等公；并诡称黎元洪“奏请归还国政”。（恢复宣坑初年官制，现任文武大小官员照常供职。（4）增设议政大臣，授张勋、王士珍、陈宝琛、梁敦彦、刘廷琛、袁大化、张镇芳为内阁议政大臣。（5）授各部尚书：任命梁敦彦、张镇芳、雷震春、朱家宝、王士珍分别为外务、度支、陆军、民政、参谋各部尚书。（6）授万绳械、胡嗣瑗为内阁阁丞。（7）授徐世昌、康有为为弼德院正、副院长。（8）授总督和各省巡抚。总督仅设三人：张勋、冯国璋和陆荣廷分别为直隶、两江、两广总督。原各省督军改称巡抚。在复辟上谕中还宣布，对内完全恢复封建统治秩序，“以纲常名教为精神之宪法，以礼义廉耻收溃决之人心”。对外，宣布自1917年以前，凡与东、西各国正式签订的条约及已付债款合同，一律继续有效。当天，张勋还通电各省，攻击辛亥革命“创改共和，纲纪隳退，老成绝迹，暴民横恣”，宣称只有改行君主立宪，才能享数百年或数十年之“幸福”。同一天，张勋派梁鼎芬、王士珍等赴总统府逼迫黎元洪在“奏请归还大政”的奏折上签名盖印，黎严辞拒绝，表示：“民国系国民共有之物”，“余不能私相授受”。并怒斥王士珍等：“毫无心肝，背叛民国！”遂于次日电请副总统冯国璋代理总统职务，重任段祺瑞为国务总理，率兵讨逆。继而在张勋逼迫下，驱车避入东交民巷日本使馆区，日本公使依据国际惯例，予以保护。自7月1日起，警察强迫北京居民悬挂龙旗。蜷缩于各地的封建遗老遗少，听到溥仪重新坐龙廷的消息后，像冬眠刚过的毒虫，从各个黑暗的角落里呼啸而出，弹冠相庆，称心快意。有的急忙从箱底里翻出密藏着的红顶花翎，有的到古衣铺里抢购古旧朝服马褂；有的到戏装店里定做以马尾制成的假发辫，个个穿戴整齐，沐猴而冠，招摇过市。“有识者则指于道旁日：‘此某尚书也，此某侍郎也，某巡抚也……’”
张勋的倒行逆施，遭到全国人民的强烈反对。孙中山在上海发表《讨逆宣言》，号召各省革命党人出师讨逆，并召集党人制定了“扫穴犁庭”的军事计划，决定派军舰三艘，星夜开往秦皇岛，迎黎元洪南下，在沪组织政府以反对复辟。在资产阶级革命派的推动下，全国各地掀起声讨张勋复辟的高潮。北京《国民公报》、《大中华》、《真共和》等十几家报纸一律停刊，表示抗议。上海《民国日报》发布《讨逆檄》，严正宣布张勋、康有为已成为民国叛逆，“再有言调和者，国民当以国贼视之”。其它各报连载《普天同愤录》，以大量版面发表各方面谴责复辟的通电。支持复辟的报纸只有康有为办的《国是报》，却因排字工人拒绝排印而停刊。天津、武汉等处报纸也都连连载文，口诛笔伐，痛斥张勋叛国复辟罪行。上海、两广、两湖等地区各阶层人士以及海外华人纷纷组织集会，成立团体，发表通电、公函，愤怒声讨复辟罪行，号召各界“投袂奋起，群策群力，共拯危亡”。在张勋的家乡江西，群众纷纷集会，指责张勋这具“怪胎”，给江西人民带来耻辱。在群众愤怒的谴责下，刘廷琛和万绳拭（亦为江西人）的家属都不能在家乡安身。各地反复辟斗争的广泛性和群众性，表明经过辛亥革命的洗礼，要求民主共和，反对封建专制，已成为不可抗拒的新潮流。
张勋复辟丑剧登场后，段祺瑞决心利用这一时机重新登台。7月3日段祺瑞向全国发表反复辟通电，并组成“讨逆军”。4日讨逆军在马厂誓师出发，辫军不堪一击，顷刻瓦解。张勋扶植的溥仪复辟仅12天即告流产。了月11日夜张勋在外国人保护下逃往荷兰使馆。1923年病死于天津。