1919年10月下旬，徐树铮亲率边防军第三旅进驻库伦，将外蒙伪政权的"内阁总理"巴德玛多尔济以及其他王公软禁起来，11月17日，外蒙古正式上书中国总统，呈请取消"自治"，废除以前所有条约、协定。
仅用22天，徐树铮就收复外蒙古这180万平方公里的国土，这是徐树铮人生中一项伟大而短暂的功绩。
随后徐树铮才实施了一些措施，打算让外蒙古尽快加入中原文明体系。可是在1920年的直皖战争中，皖系战败，徐树铮不但失权，还遭到了通缉。不久后苏俄入侵外蒙，执掌北洋政府的直系、奉系对外蒙问题并不感兴趣，没有出兵干涉，很快外蒙重新被苏俄占领。
到了1924年，徐树铮又被任命为浙沪联军总司令，参加了江浙战争，可惜这次又遭遇战败，只能去欧洲躲避风声。
