吴禄贞在日本士官学校就读时的同窗好友良弼，在得知摄政王载沣起用袁世凯后，反对尤烈。他认为亡大清者必定是袁世凯，于是屡次与载涛等人密议铲除袁党的方法。当袁世凯南下督师后，良弼私拟以吴禄贞所统的第六镇扼守京汉铁路中段，阻止袁世凯北上，并相机除掉袁。吴禄贞见良弼有除袁的谋图，欣喜不已，连忙表示愿意效忠；他早就想铲除与革命势不两立、且多心术的袁世凯，进而推翻清廷，以完成自立军的未竟事业。

张绍曾在滦州截留军火、与蓝天蔚等联衔电奏清廷后，摄政王载沣急派吴禄贞前去宣慰。吴禄贞到滦州后，却召集将士发表反清演说：“荫昌倾北京兵南征武昌，诸君倘偕我倒戈，掩北京不备，可无血刃而定。然后绥靖士民，易置帝政，而传檄东南，释甲寝兵，天下事大定了，还搞什么君主立宪！”他的演说使中下级官兵欢欣鼓舞，齐声叫好。演说后，吴禄贞又与张绍曾密议，说：“兄率二十镇往南，弟率六镇往北，同趋北京，推翻清室，创造民国，如何？”张绍曾立表赞成，说：“两军会师北京后，可打出维护清室旗号，挟天子以令诸侯，先解决袁世凯，再分化汉口前线军队，似更稳妥。”二人议妥后，即准备分头行动。然而张绍曾与属下各协统相商时，与徐世昌有旧交的潘矩楹却不同意举义，并向徐世昌告密。徐世昌奏请载沣后，立即将滦州车站所有车皮全都调至北京，以防运兵；同时调吴禄贞的一协兵力开赴山西镇压起义军。

吴禄贞赶往石家庄追回自己的部属后，即改派参谋前往山西，以招抚名义与山西革命军接洽，同时又派人南下与黎元洪联系。为麻痹清廷内阁，吴禄贞电奏说：赴山西作战的第六镇官兵奋勇杀敌，初战告胜；现已停止攻击，自己准备单骑赴娘子关抚慰。载沣得奏后，降旨嘉奖，并授吴禄贞署山西巡抚，想以晋职打动其心，消其异志，同时亦让其西进太原，解除京汉路中段威胁。吴禄贞得旨后，却违旨前往娘子关与山西都督阎锡山会晤。他告知阎锡山，说自己愿与山西革命军携手，决不就任山西巡抚，并鼓励阎锡山说：“山西很要紧，山西光复，中国就光复。山西起义得正是时候，清廷已经震动。我第六镇，加上张、蓝军，与山西军会攻北京，指日可下。袁世凯是中国最狠毒之人，现一面借北洋军压迫黎元洪，一面又借革命军压迫清廷，两面投机，是极危险的窃国大盗。如果我等早日攻下北京，袁世凯就不会得逞。”阎锡山对吴禄贞的主张完全赞同，当即议定成立燕晋联军，以吴禄贞为大都督兼总司令，自己为副都督兼副总司令，并拨出两营人马归吴禄贞指挥。

从娘子关返回后，吴禄贞又奉良弼之意，将北京开往汉口的一列装满辎重的火车截扣，并电奏清廷说：“自湖北兵变，各省响应，如决江河，莫之能御。为今之计，莫若大赦革军而息战事。夫革军之所以敢冒不韪，赴汤蹈火而不辞者，固欲求国民幸福，而非甘心与国家为难也。现禄贞已经招抚晋军混成一协、巡防二十余营，可供征调。如蒙采一得之愚，请饬冯国璋军队退出汉口，愿以只身赴鄂，说以大义，命其投诚，以扶危局。倘彼不从，当率所部二万人以兵火相见。朝廷若不速定政见，深恐将士愤激，阻绝南北交通，而防害第一军之后路，则非禄贞所能强制也。抑更有言者，官军占领汉口，焚烧掠杀，惨无人道。禄贞桑梓所关，尤为心痛，此皆陆军大臣荫昌督师无状，应请圣裁，严行治罪。”接着，吴禄贞又电军咨府，说自己“主张南北停战，南方不听，自告奋勇讨伐，北方不听，断其后路”。

载沣得其电奏后，深恐吴禄贞有异举，急忙下令要吴禄贞先靖西路之乱，并嘉奖他招抚有功。然而徐世昌却暗中将吴禄贞的电奏转发袁世凯。袁世凯得电后大惊，他早把吴禄贞视为眼中钉，认为他不应窃取北洋第六镇的统领大权，故曾不止一次在亲信面前说吴不是自己人，必须除掉；不过他有时不明说，只挥右臂作一个有力的砍杀手势。袁世凯担心吴禄贞举兵进据北京，一举推翻清廷，自己将难圆内阁总理大臣的美梦；更有甚者，如果吴禄贞在中原得手，北洋军亦将处于南北夹击的危险之中，自己甚或性命难保，于是他决定剪除这一心腹大患。

袁世凯正愁无计下手时，恰好李纯来告：“被吴禄贞撤职的第六镇原十二协统领周符麟随荫昌在前线，他常在醉酒之后拔出所佩之刀，恶毒咒骂吴禄贞，一心想要报复。总督何不一用此人？”袁世凯听后大喜，即派李纯与周符麟密商，令其下手刺杀吴禄贞。

周符麟受命后，立即潜往石家庄，用两万元收买了第六镇骑兵第三营管带马惠田。马惠田是东北人，系周符麟的同乡，吴禄贞在延吉任陆军协都统时曾令他任卫队长。第六镇参谋何遂得知周符麟已来石家庄，与马惠田秘密接触，行动有异，便立即报告吴禄贞。吴禄贞却不以为意地说：“不要紧的，马惠田是我的心腹，靠得住。”稍后，何遂又来报告，并要调一营取代马惠田的三营来做吴的卫队，吴禄贞仍毫不在意，说：“不用了，禁卫军一团人天天跟在我身边我都不怕，这几个人怕什么？”

入夜，志大气豪的吴禄贞反而把马惠田传来问话，对他说：“听说你要杀我？你就杀罢。”

马惠田急忙双膝跪地，说：“统领待我甚厚，我天胆也不敢。”

吴禄贞笑笑说：“我量你也不敢，起来去吧。”

马惠田走后，吴禄贞忙着在火车站办公室召开军官会议，拟定在11月初进攻北京。会议完后，已是凌晨，但吴禄贞仍在办公室批阅文件，这时马惠田带着三人突然进来，吴禄贞一惊，厉声喝道：“谁让你们进来的？”马惠田和身后的人满脸堆笑，一齐跪下说：“听说大人升任山西巡抚，特此前来叩贺！”言毕抽枪射击。吴禄贞后悔不已，急忙越窗出室，但窗外也布满伏兵，他身中数枪而倒地，头颅也被凶手割掉邀功领赏去了。

刺杀吴禄贞后，袁世凯重新控制了第六镇。接着，他让徐世昌授意第二十镇第四十协协统潘矩楹逼迫张绍曾离开军营。张绍曾闻吴禄贞被刺，已有几分恐惧；见潘矩楹施以威胁，他急忙避走天津并藏匿在租界不出。逼张成功后，袁世凯即荐举潘矩楹代理第二十镇统制，借以安定后路。为了肃清北方革命势力，袁世凯又派段祺瑞去山西安抚，任张锡銮为山西巡抚，并命曹锟率北洋第三镇入山西，将阎锡山军赶出太原。