徐世昌之所以冷板凳一坐近十年都不去谋求外放，这时去小站协助袁世凯练兵却欣然前往，这正是他看问题的深远之处。因为此时随着外国的不断入侵，他已经看得清清楚楚，乱世已经不可避免地到来，而要在乱世中立足的根本，还在于手中的实力。
自己纵然不能做一个将军，如果能够拥有众多的将军朋友，对自己今后的仕途，一定会起着非常好的作用。抱着这样的一个想法，徐世昌愉快地接受了袁世凯的邀请，来到小站。
袁世凯对于徐世昌非常地信任，不仅让他总揽全军文案并参与机密，自己不在时，还让他代行其职，主持小站的日常工作。这时的徐世昌，成了袁世凯最交心的兄长与最得力的帮手。
徐世昌是个典型的受人之桃报之以李的坦坦君子，到小站不久，就帮袁世凯躲过一劫。
因为克扣军饷、诛杀无辜，袁世凯被人告发，慈禧下旨军机大臣荣绿与陈奎龙负责查办此事，袁世凯看有可能受罚降职，甚至罢官入狱。这时候，徐世昌挺身而出，找到曾为同榜进士，私人交情甚笃的陈奎龙，一番言说，得以“乞恩姑从免议”，使得袁世凯一场弥天大祸，消弭于无形。
对此大恩大德，袁世凯感激不尽，徐世昌却只是连连摆手说：“都是兄弟，何必说一个谢字。”
徐世昌嘴上这么说，心里也是这么想，兢兢业业地在小站展开工作。作为本部参谋营务处总办，徐世昌的主要工作是考阅各随军学堂文卷，考核兵目操法，校订行军攻守阵式图说，改订讲训各兵官功课等。因为新建陆军大多学问来自西方，为更好地学习西方军事科学，早过不惑之年的徐世昌，刻苦自学英语。
1898年至1899年，徐世昌比较完整地提出了近代化军事理论，制定了中西结合的军制、法典、军规、条令及战略战术原则。他领导组织编撰出《新建陆军兵略录存》及《操法详晰图说》十三册，并以这些新的军事知识和要求来统筹全军的训练及教育，取得了卓著的成效。
其结果是既提高了训练新军的成效，又提高了徐世昌本人在军队中的声望。再加上袁世凯对徐世昌的非常亲密与高度信任，不仅称之为兄，而且言听计从，还有徐世昌本人的翰林出身，等等这些，都使得徐世昌深受小站将领们的尊重。大家都敬他为师长，从而奠定了徐世昌在北洋军队中，仅次于袁世凯的地位。
更让徐世昌值得欣慰的是：从天津武备学堂毕业的王士珍、段祺瑞、冯国璋，是袁世凯最器重的人，他们都是既做带兵的军官，又兼教学的教习。王士珍兼随军讲武堂教习，段祺瑞兼炮兵学堂教习，冯国璋兼工兵学堂教习。这三个人，因教习这份工作，都成了徐世昌的直接下属。在短短的两年中，徐世昌与他们建立了深厚的师生情谊。
而这三个人，后来被称为“北洋三杰”，个个手握重兵，纵横军界政界。不仅是他们仨人，由于徐世昌学识渊博，待人谦虚，乐于助人，小站新军中所有与他相交过的军人，对他都很敬重，而后来全国各地新军军官，大都出于北洋六镇，这六镇中的军官，又源出于小站新军。这样一来，作为文官的徐世昌，自然而然就有了一股来自军界中强大力量的支持。这对徐世昌后来的总统之途，无疑有着巨大的帮助。
袁世凯在徐世昌等人的协助下，在小站练出了一支崭新的军队，人数虽然不足万，战斗力却非常强，构成了后来中国军事力量的核心。朝廷派兵部尚书荣禄到小站来查看，只见新军单个素质都特棒，整体士气也很高，与旧军相比，真都可以以一当十。回去给慈禧汇报，袁世凯很快擢升直隶按察使。
到戊戌变法开始后，手握小站新军的袁世凯先是受到光绪的重视，想靠了他的武装来支持维新。1898年9月16日、17日两次召见后，光绪破格提拔袁世凯为候补侍郎。接下来的18日晚，谭嗣同突然闯进袁府，让袁世凯举兵先杀荣禄，再逼太后交权。
袁世凯惊出一身冷汗，含糊搪塞，送走谭嗣同。正反复权衡，拿不定主意时，得知光绪已被囚禁，又被荣禄传见，赶忙就向荣禄和盘托出革命党要“杀禄逼后”一事。
如此一来，袁世凯不仅为自己解除了嫌疑，还得到了慈禧与荣禄的进一步信任至使官运更加亨通。1899年，袁世凯升任工部右侍郎，12月调任山东巡抚。
袁世凯就要率领他的全部新军前往济南去了。临行前，徐世昌与袁世凯告别。
“你是不是请求外放，到山东去做个道员？”袁世凯不舍与徐世昌分别，将自己权力范围内能给的最高官职许他，希望徐世昌能够仍然与他在一起。
徐世昌听了，轻轻地摇了摇头。睿智而又深谙为官之道的袁世凯见了，立刻改了话说：“你对道员不动心，是对的。今年你还刚四十出头，守住翰林院这个大林子，迟早有东风浩荡、展翅冲天的时候，确实没有必要去做什么风尘俗吏。”
徐世昌微微地一笑，与袁世凯挥手告别。袁世凯去山东做巡抚，他再回翰林院做他的七品编修。
1900年，对慈禧太后来说，是祸从天降、西风扫落叶的一年。8月4日这天，八国联军近2万人，分多路冲向北京。第10天，北京沦陷。再到第二天天没亮时，漆黑中，一个身穿蓝布夏衫、发不及簪的老妇人，带着个小青年和一帮随从，极为狼狈逃出西华门。
谁又会想到：那老妇人，竟是曾经威震华夏的西太后慈禧；而那小青年，正是当朝的天子光绪皇帝！
这一老一少，在众多随从的簇拥下逃出北京，一路西上，连着三日都只能睡土坑食米粥。这位曾经奢侈已极、享尽荣华富贵的两朝太后，做梦也不曾想到，她连同她的皇帝，会有今天！
早在北京破城当天，太后想要召见大学士、六部九卿等朝廷重臣时，已无人应召。这一路西行逃命，身边也只是些个太监奴才，一个能有主见能帮助她出个主意的人都没有。
老太后心里堵得慌，既为北京城被攻陷，更为以前在她面前唯唯喏喏的大臣们对她的无情而万分伤心。等到甘肃布政使岑春煊终于到了面前时，老太后激动地竟然说不出话来，除了痛哭流涕，还是流涕痛哭。好半天憋出一句：
真是落羽的凤凰不如鸡啊！
此话一出，泪作倾盆雨下，足见太后的心堵，到了何种难以言说的程度。
八国联军进攻北京前，徐世昌因为堂妹病逝，告假回到定兴县给堂妹送葬。待他返回北京时，慈禧与皇帝已逃，翰林院也是人去院毁。徐世昌在废墟旁沉思一会，决定先将家属送回河南定兴，然后再去济南看看袁世凯。
八国联军进攻北京，与慈禧当初决定利用义和团与列强相抗有关。义和团因慈禧的利用，反过来更加肆意妄为，不仅杀洋人，也滥杀无辜的中国人。
此时的山东巡抚袁世凯，正与时任粤督的李鸿章，联合江督刘坤一、鄂督张之洞等人，采取东南互保的政策，与朝廷对着干，不仅支持还镇压义和团，从而使得东南、中南一带免于义和团的滥杀涂炭。
徐世昌到来，袁世凯非常高兴，谈及当前举措，徐世昌说：“慰亭（袁世凯字）镇守一方，能保境安民，不失为明智之举。只是此举不合朝廷主旨，日后恐怕老佛爷怪罪，此事一定要早早思虑，尽早想出弥补的办法来。”
袁世凯听了，连连点头，而后突然圆眼一睁，目中放光，对着徐世昌看了一会，才放低声音说：“大哥的提醒让我想到一事，也要与大哥说说。”
“什么事？”
“大哥可知此时太后在何处么？”
“听说已到西安。”
“我劝大哥，立即到西安去。”
“对、对、对！”
徐世昌连说三个对字，最后眯细了眼看着袁世凯说：“谢谢！谢谢你的提醒。”
袁世凯让徐世昌赶去西安见慈禧的用意很明白，此时的慈禧正在落难中，对那些匆匆赶到她身边听候差遣的人，一定会另眼看待。这对徐世昌来说，简直就是天赐的浩荡东风。就在当天，徐世昌告别袁世凯，往西前去西安。
在与八国联军的作战中，荣禄节制的武卫军有三支全军覆没，逃到西安的慈禧，在武力上此时只能仰仗地方的汉人督抚。就朝中大臣来说，经过戊戌政变，但凡支持维新派的官员，有的处死，有的外逃，有的被革职监禁，朝廷势力受到严重的削弱。随后而来的义和团运动，使朝廷再次分裂而进一步削弱。
守旧派们在慈禧的支持下，肆意妄为，甚至公报私仇，大开杀戒，无论是总理各国事务衙门大臣、兵部尚书、户部尚书，还是太常寺卿、大学士等，凡是他们看不惯的，都一律处死。
到辛丑议和，列强要求惩办祸首，再加上东南督抚的一力弹劾，守旧派中的领军人物，端郡王载漪充军新疆、庄王载勋、军机大臣赵舒翘赐令自尽，军机大臣刚毅死于逃难途中，山西巡抚毓贤则被就地正法。
这么接连地折腾之后，朝廷各衙门，人去楼空。清廷不仅时局危殆，更是人才奇缺，于是下令：各省督抚，都须推荐才谋卓著之人，报到中央，以备录用。
这对徐世昌来说，真是东风浩浩荡荡了。西安一行，他已经东风浩荡了一回。到了西安之后，他被安排在西安新设的政务处办公，参阅机要，虽没见到慈禧，却让慈禧知道此刻有这么个翰林院的编修赶到自己身边，已然对徐世昌这个名字有了好感。
慈禧要地方督抚推举贤才，放眼大中国，此刻的地方督抚，李鸿章因为被出京议和弄得声名狼藉，就剩下了张之洞、刘坤一和袁世凯三人权重兵强，说话格外有份量。
对于徐世昌，袁世凯的鼎力推荐自不用说，张之洞与徐世昌也很有交情。早在1897年，张之洞与徐世昌曾经有过一次长谈，俩人说话非常投机，谈得十分融洽，张之洞当时就想留下徐世昌。
三个说话置地有声的督抚当中，徐世昌占了两个，加上慈禧已经对他有了好感，自然是占尽了人和。而要为官，根本又在人和。
张之洞共具疏保荐9人，徐世昌位列首位。张之洞在保荐时盛赞徐世昌：志趣端正，持躬谨饬，明达时务，办事精细，前在袁世凯军营有年，于兵事甚能考究，实为今日有用之才。
徐世昌的拜把子兄弟袁世凯，保荐了徐世昌、孙子宝奇等数人，也把徐放在首位。疏中赞颂徐世昌：“公正笃诚，才识明练。前在臣军办理营务，遇事能持大体，不避劳怨，调和将士，抚驭得宜，全军翕然悦服。尤于时局要政潜心考究，志切澄清，故以儒臣而畅晓军情，洞达时务。迹其神明内敛，局干（器量才干）隐然，实称远到之器”。
有了张之洞和袁世凯的大力保荐，徐世昌立刻被两宫召见。有记载说：“垂训数十语，问政务处及前在新建军营暨去岁长途艰苦，有：‘必须上下一心，实事求是’之谕。随即，奉旨以道员交军机处记存。当两宫回銮时，袁世凯迎驾，又面奏徐世昌学兼文武，才优干济。”
慈禧见袁世凯如此鼎力推荐徐世昌，又宣徐世昌来见。问他对直隶、山东的军事情况，徐世昌答对明晰。慈禧听了，非常高兴，第二天对荣禄说：“这个徐世昌体貌英挺，音吐清扬，应该是也可以接替李鸿章的职位吧？”
在此之前，慈禧已经决定由袁世凯接替李鸿章的职务，现在又这么说，是表示她对徐世昌的一种高度认可。从这以后，徐世昌在官场上开始平步青云。
跟随慈禧返回北京后，先升任政务处总办；接着又越级补授国子监司业；再任商部左丞。1903年底，清设练兵处，他又奉旨开去商部左丞缺，以内阁学士候补充练兵处提调，并赏给副都统衔。练兵处下设三个司，段祺瑞、王士珍、冯国璋等原小站骨干，分握其权，徐世昌再次又做他们的上司，在练兵处干“参谋长”一样的职务。同时，仍兼职政务处、财政处的总办。
1904年，徐世昌又升任兵部左侍郎。同年，奉派甲辰科会试复试、朝考阅卷大臣，当上了朝考的主考官。这是清末的最后一次会试，为历时1300年的科举制打上了休止符号。1905年，他得旨入值军机处，又充任督办政务处大臣、会办练兵大臣。这年年底，徐世昌补授军机大臣，署兵部尚书。
就这样，一个从正七品的翰林院编修，因为西安一行、外加两个督抚推荐，更因为慈禧喜欢他体貌英挺、音吐清扬，于是累加擢升，不到3年时间，徐世昌连升七级，竟成了从一品的兵部尚书！
这在大清汉族大臣的升迁史上，从未有过。
在官场里苦熬了14年的徐世昌，终于熬到了官运亨通的日子，而且来势烈烈，甚至于远胜过本来也官运亨通的袁世凯和张之洞。