在清帝宣布退位後，孫中山按照約定辭去中華民國臨時大總統一職，但同時也提出了三個先決條件，那就是：臨時政府必須設在南京；新任臨時大總統必須到南京就職並遵守臨時參議院制定頒布的一切法律章程。
孫中山之所以要堅持定都南京並要求袁世凱非到南京就職不可，目的就是要以此來限制袁世凱，因為袁世凱的勢力主要在北方。但袁世凱沉浮宦海三十餘年，他是何等人物，豈有看不出孫中山的用意？又豈有孤身南下、成為南方革命黨的傀儡之理？南京定都之提議稍顯幼稚，非待智者而知之。
果然，袁世凱隨後給南京臨時政府複電，聲稱自己「德薄能鮮」，不敢承擔總統一職；如今北方危機四伏，險象環生，目前不便南下；自己經反覆思量後，「與其孫大總統辭職，不如世凱退居」云云。這個「以退為進」的招數，袁世凱用得既冠冕堂皇，又無懈可擊，不但為自己贏得淡薄名利、謙讓自抑的好名聲，還著著實實將了南方革命黨一軍。
袁世凱的電報一公布，各方輿論紛紛對定都南京一事表示反對，譬如民社、國民協會等八個社團便發表聯合聲明，聲稱「定都北京乃民國內政外交之關鍵，倘若舍北取南，帝黨勢必會死灰復燃，而強敵也有乘機侵略之虞」；清末立憲派領袖張謇也不贊成遷都之說，他認為「建都北京，取其接近蒙、藏裨益治理」；2月24日的《申報》更是以《去爭篇》為題，攻擊孫中山等人是「陽托參議院之議決，而陰以遂其脅制之私，置滿蒙回藏於不顧」。
當時風頭正健的革命老同志章太炎跳出來大唱反調，他在《致南京參議會論定都書》中宣稱南京地處偏倚，備有「五害」：一是威力不能及於長城外；二是北民化為蒙古；三是日本俄國侵及東三省，中原如失重鎮，必有土崩瓦解之憂；四是清帝、宗社黨、蒙古諸王可能作亂，致使國家分裂；五是遷都耗費巨資，難以籌劃。
在輿論的煽動下，各省都督、紳商代表也紛紛致電南京臨時政府，對定都南京表示異議。就連一貫主張建都武昌的黎元洪，這時也改口支持北京定都，「以免釀成大患」。而南方革命軍中的許多將領如浙軍司令朱瑞、粵軍司令姚雨平、第一軍團長柏文蔚等也紛紛發表通電，主張臨時政府建在北京為妥。
孫中山接到電報後，心裡倒是樂意袁世凱辭職不幹，但他不能自作主張，於是便將袁世凱的電報交與臨時參議院討論。臨時參議院的議員們對定都南京一事也無甚決心，或許是他們認為孫中山的想法太天真，或者急於維繫來之不易的和平，結果對於定都一事遲遲不能定案，最後只好用投票的方式來決定。
投票的結果出人意料，參議院以二十票的壓倒多數否決孫中山的主張（北京二十票，南京五票，武昌兩票，天津一票），而參與投票的議員大多數為同盟會員。孫中山得知這個結果後極為憤怒，據《胡漢民自傳》中稱，「先生（指孫）召克強（即黃興）至總統府，讓之。克強亦謂黨中不應有異議。先生遂召集院中同志黃復生、李伯申、鄧家彥等為評言其得失，則皆唯唯。依參議院法，須政府再交議院，始能推翻原案。鄧、黃等以是請。克強遽曰：『政府決不為此委曲之手續，議院自動的翻案，盡於今日；否則吾將以憲兵入院，縛所有同盟會會員去。』是日適祭明孝陵，遂請先生上馬出府。余稱病不從行，而就府中草文書，交院再議；一面飛白先生」。
在黃興聲稱要率憲兵隊進參議院把所有同盟會籍的議員們綁縛起來及老會員吳玉章等人的疏通下，臨時參議院再次投票，最終以十九票對十七票的結果通過了以南京作為臨時政府地點的決議。不過，從這事可以看出，革命黨內部意見也不甚統一，在孫中山提出必須實現定都南京等三個條件的同一天（2月13日），革命黨人自辦的《民立報》發表了《建都私議》的社論，提出八大理由來論證首都宜建於北京。而在談到遷都問題時，廣西同盟會員馬君武懷疑宋教仁倒向袁世凱，出賣革命，於是對宋教仁「言語討伐」，爭執中，宋教仁怒而打了馬君武一耳光，馬君武奮起還擊，重傷宋教仁左眼，也算是一段革命逸史。（胡漢民在《自傳》中云：「宋以是質馬，而亟批其左頰，馬還擊，傷宋目。宋入病院，旬日始愈。」）
袁世凱「退歸田園」的威脅並沒有動搖孫中山要袁世凱南下就職的決心，為促使袁世凱儘快到南京就職，孫中山派出以蔡元培為團長，劉冠雄、鈕永建、宋教仁、王正廷、汪精衛等人為成員的專使團前往北京，迎接袁世凱南下。等專使團到北京後，袁世凱倒是給予了盛情招待，但對於南下就職一事則模稜兩可，只以「竭誠儘力，早日南行」相搪塞。
不料在專使團到達北京的第二天晚上（2月29日），城北突然傳來數聲炮響，隨即便是人喊馬嘶，大火熊熊，街道上突然冒出成群的大兵。這群人一路上呼呼喝喝，沿途縱火搶劫，有些亂兵還衝到專使團的住處，嚇得蔡元培等人慌忙逃到六國飯店避難，情狀極為狼狽。
第二天查明，發生兵變的是曹錕統制的北洋第三鎮，他們原本駐紮在北京城外，不知何故突然衝進城內，跑到東城和前門一帶大肆哄搶，一路焚燒，還跑到專使團所住的煤渣衚衕胡鬧。到下半夜，兵變繼續擴大，西城、北城也發生騷亂，當地的土匪聞風而動，趁火打劫，而部分巡警也加入了搶劫的行列。等到清晨，被砸被搶的店鋪、錢莊、民居已經有數千家，還有幾百間房屋被焚燒，似乎是為了掩蓋搶劫的痕迹。
這次兵變，是不是袁世凱一手導演，目前還沒有確鑿證據。不過，坊間倒有個傳聞，說是袁世凱的長子袁克定曾找幾個北洋軍的將領商議，說如果家父南下就職的話，到時直隸都督就要由別人接手，屆時北洋軍恐怕要被裁撤一部分，對大家很是不利；要想不讓家父南下，首先是要把南方專使團給趕跑。曹錕等人聽後，大為惱火，便說：「這事也不難辦，只要我們讓弟兄們趁夜把專使團的住處圍一圍，放兩槍，把他們嚇跑就是。」袁克定說：「只要你們一鬧，到時就算專使團不跑，東交民巷的外交團也會出來抗議，屆時家父就走不成了。」
還有人說，在兵變的第二天早上，正當唐紹儀向袁世凱彙報情況的時候，曹錕突然推門而入，向袁世凱報告說：「昨奉大總統密令，兵變之事已經辦妥！」袁世凱見曹錕說漏了嘴，起身大罵道：「胡說八道，滾出去！」
目前的歷史書大多將這次兵變指為袁世凱的預謀，但又語焉不詳，缺乏直接的史料的證據證明，似有「因人定罪」之嫌疑。因此，也有部分史家反對這次兵變系「袁世凱策劃」之說，如台灣學者吳相湘就曾在他的著作中說：「自來論北京兵變者大多以為袁氏所主使，甚至有指出此乃用楊度計者。然以今論之則均不免挾意氣成見之譏。以天下眾惡皆歸之袁，固非歷史真相也。」
蹊蹺的是，這次兵變雖說搶劫的規模很大，但似乎是專門沖著有錢的地方而去，特別是城中的銀號，更是一網打盡，遭災最重，就連官府的存銀處也遭到搶劫。據後來的統計，亂兵們在當晚的騷亂中至少搶走300萬以上的銀兩。更令人奇怪的是，在當晚的兵變中，袁世凱那些主管北京治安的親信們毫無動作，譬如掌管警政的趙秉鈞在當晚傳令全城巡警一律撤崗，不得干涉，以至於不少巡警自己都參與了搶劫活動。
當時任京畿五路備補軍管帶並親歷此事的馮玉祥在回憶錄中說，「這天的兵變，最初是從東城鐵獅子衚衕總統府爆發，變兵是第三鎮全體。起事的時候，他們把總統府團團包圍，又撞進去放了一排亂槍，接著便大舉搶掠，府中比較珍重的東西，搜刮凈盡，連窗戶什物也都搗毀一空。袁世凱的卧房也被擊破了一角。這樣鬧了一陣，他們怒猶未息，又大舉縱火，接著南北兩城也陸續起火。」
馮玉祥認為，說這次北京兵變的主謀是袁世凱，顯然是高估了他的實力，因為袁世凱在回鄉數年後，已經失去了控制第三鎮的能力，何況第三鎮的軍紀本就極壞。據馮所說，導致這次兵變的直接原因是「段芝貴減餉」一事，因為按之前的慣例，軍隊開拔前士兵每人加餉一兩，「現在段芝貴卻憑空把這一兩銀子減去。一兩銀子似乎算不了什麼，可是在士兵的眼中，卻非同小可。因為他們天天盼望的就是關餉。餉下來，扣除了伙食費，還剩得多少，他們一切打算和指望就都放在這上面。如今平白少去一兩銀子，這實在比要他們的性命還要嚴重。減餉的消息一傳下來，士兵們無不憤激，口裡不住地咒罵，算是袁世凱的八代遭殃，給他們罵爛了」。
但馮玉祥同時也認為，「這次的兵變，減餉的事實在是一個導火線」，根本的原因還在於以下幾點：「第一，滿清政府雖已推倒，中華民國的金字招牌雖已掛了出來，可是整個社會的實質和政治方面機構，卻並沒有什麼改變。一般人民的腦筋里，依舊牢固的存著一個皇帝的偶像。尤其是軍隊中，士兵們平素受的政治教育，只是忠於皇家，以革命為反叛。袁世凱以及他的左右，剛不久還是如此教育士兵，並且到處鎮