对义和团仇教的原因，袁世凯在1900年1月13日的奏折中说过：“东省民教积不相能，推究本原，实由地方州县各官平时为传教洋人挟制，不能按照约章持平办案。遇有交涉之案，但凭教民一诉或教士一言，即签票传人，纵役勒索；到案复又不分曲直，往往抑制良民，希图易结。而教民转得借官吏之势力肆其欺凌。良民上诉，亦难伸理，积怨成仇，有由然也。……良民郁极思逞，乃起而与教士教民为难。”
可是，他又认为义和团不过假借仇教之名而“纠众劫财”，是一帮“土匪”；义和团宣扬请神附体、刀枪不入等等，纯属“妖妄”；对义和团提出的“扶清灭洋”口号，他更嗤之以鼻，不以为然，说义和团毫无本事，绝对不能消灭洋人，提出这个口号的目的主要是为了便于煽惑群众。即使义和团“真能纠合百十万人，鞭挞五洲，尽驱彼族”，把洋人全部消灭光，也不能允许他们存在和发展，因为他们“势成燎原，不可向迩，国家又将何以制其后”？再者，山东的胶州湾、威海有德国、英国两个列强逼处，倘因骚动过久，洋人借口助剿，深入内地，必将引起全省震动。
有些封建官僚知道袁世凯坚决与义和团为敌，恐其操切从事，很不放心。有人提醒清政府，千万不能让袁世凯轻信浮议，仓猝出师；甚而有人提议另外简派他人以代替袁世凯。清政府害怕酿成巨患，亦不同意采取单纯的高压政策，12月26日告诫袁世凯：遇有民教之案，持平办理，不可徒恃兵力，转致民心惶惑。三天后又下一道措辞相当严厉的电旨：“拳民聚众滋事，自无宽纵酿祸之理。惟目前办法，总以弹压、解散为第一要义。如果寻击官兵，始终抗拒，不得已而示以兵威，亦应详察案情，分别办理，不可一意剿击，致令铤而走险，激成大祸。着袁世凯相机设法，慎之又慎；严饬吉灿升、马金叙等随机因应，各了各案，毋轻听谣传，任令营员贪功喜事，稍涉操切。倘办理不善，以致腹地骚动，惟袁世凯是问！”袁世凯的二哥、补用知府袁世敦，前曾受毓贤指派，到平原县镇压义和拳，枪杀群众，被劾革职。1900年1月9日，清政府致电袁世凯，问袁世敦是否离开山东，如未离开，着即驱逐回籍，以息人言。
这一系列事情搞得袁世凯极为恼火。他致函徐世昌，发牢骚说：“到任不过十数日，何至有许多劣迹被人一再参劾也？自必有居心倾排者在其内！”至于袁世敦被革职，他更为之“呼冤”不迭。
袁世凯虽然诚惶诚恐地向清政府表示自当悉心设法，妥善处理民教问题，断不敢操切激变，以负高厚。但由于他坚持“义和拳实系匪类，以仇教为名而阴逞不轨”，并不同意清政府的主张。他致电裕禄说：“东省拳匪自三月滋扰至今，焚掠计数百家，教堂十馀处，将来善后甚难。而言者捕风捉影，无奇不有，稍有顾忌，即无从措手。惩办匪首，以清祸源，实为扼要办法。可否请将实在情形详细上闻，以杜浮议？”
1899年12月30日，平阴、肥城交界处发生了一起教案，英国传教士卜克斯被群众杀死。此案一出，英国驻中国公使窦纳乐立即向总理衙门递送照会，声称必须使传教士得到有效的保护；指令驻上海副领事和两名教士到济南出席审判。
袁世凯在处理此案时，判处两名群众死刑，一名终身监禁，两名有期徒刑，赔偿教堂白银九千两，替卜克斯在被害地点竖立“纪念碑”，将肥城县令撤职。为避免再发生类似事件，他训令各州县派遣军队对所有教堂、教士严密保护，恳求教士集中居住，不要外出，以免遭到报复。
由于清政府连续下令，不可一意剿击义和团，袁世凯在开始时所采取的办法主要是查禁瓦解。他命令各级地方官员和地主豪绅“分赴四乡，严行查禁拳厂，如仍有开设处所，克日督令撤去，取具首事、庄长永远不敢再行设厂、教习神拳甘结。现无拳厂之处，亦须督饬查禁，一并取结报查”。“令各庄遵照保甲章程，随时互相稽查”，“挨户传谕，不准纵令子弟学习神拳”，“并饬各州县选派讲生，逢集讲解，俾知警悟”。同时又命各州县每日禀报本境有无义和团踪迹，带领马步亲兵“认真防范”，“悬赏购线”，“拿获首要，解散胁从”，“尽法惩办，以儆邪暴，而绝根株”，并派出七千武卫右军，到处搜捕屠杀。“与诸军约云：如匪至即放炮，必不咎汝；若匪至不痛击，则将领以下概正法！”
广大团民对袁世凯恨入骨髓，人人皆欲得而杀之，食其肉，寝其皮。他们到处散发揭帖，骂他是“袁奸雄”，“杀了袁鼋蛋，我们好吃饭”的歌谣在民间广泛流传。团民还在巡抚衙门的壁墙上画了一个头戴红顶花翎的大乌龟，奴气十足地趴在洋人屁股后面，以示痛恨。
1900年3月14日，清政府实授袁世凯为山东巡抚。此时义和团已拿起武器同他进行针锋相对的斗争，他的军队被搞得顾此失彼，疲于奔命。为“外戢戎心，内靖伏莽”，他奏请将山东原有三十四营勇队裁并，留下二十营，共一万五千馀人，改称武卫右军先锋队，重加训练，并换发了新式毛瑟枪。以后又把其馀十多营改编为左翼防军、右翼防军和沿海防军，部署在全省各要地。由于义和团缺乏统一组织领导，力量分散，原始刀矛抵挡不住袁军的洋枪洋炮，首领王立言、王玉振、朱士和等数十人及一些团民先后被击毙、杀害。
5月1日，清政府准备把义和团改为官办团练，让袁世凯考虑是否可行。他上奏说：“该拳会聚众游行，每于数百里外劫取财物，不得谓之为保护身家；焚杀掳赎，抗官拒兵，不得谓之非作奸犯科；掠害平民，骚扰地方，不得谓之为专仇洋教。”最后又不容置疑地说：“是宜严禁预防，未可权宜迁就。”坚持高压政策。在这一点上，他的立场比别的封建官僚都坚定得多。
6月，直隶境内的义和团发展极为迅猛，并且大批拥进了北京。慈禧集团为防止“祸起肘腋”，利用义和团抵挡与之有一定矛盾的列强，宣布义和团众为“义民”，进行“安抚”。
列强见此，决定直接出兵剿平。6月10日，俄、英、美、日、德、法、意、奥八国组成联军两千馀人，在英国海军将领西摩尔率领下，由天津向北京进犯。
慈禧太后慌了手脚，15日，急命袁世凯带队或派得力将领统带，前往援助。17日，八国联军攻占大沽炮台。也就在这一天，袁世凯接到了勤王谕旨。
慈禧太后命袁世凯直接同列强交锋，袁世凯立即面临着一个如何审慎地处理好与其命运密切相关的两层重要关系问题：不派兵，开罪于慈禧太后，将来前程不堪设想；派兵，开罪于洋人，苦心经营的军事实力会在战争中消耗精光，向上爬的资本丧失殆尽，非所愿，亦不敢；何况还有大股小股的义和团与之作对！处在如此错综复杂的境地，他急得像热锅上的蚂蚁。经过几度冥思苦想，终于想出一个两全其美的办法，即借口列强将乘虚而入，义和团将趁机而起，仅派少数人马搪塞，保存军事实力，避免同列强交战。6月19日他奏称：京师为天下根本，亟应提一旅之师星夜奔驰，待命阙下。但“东省为南北咽喉、海疆重地，而威海、胶澳，英、德逼处”，“包藏祸心，伺隙以动”；“近日复有直境盐山、庆云匪徒窜入武定各属，勾结为患”；“且东省铁路正在创办，其所经胶州、高密、昌邑等处，人心浮动，尤赖兵队随时弹压。若将所部悉数开拔，恐东省内乱即起，而外患得以乘之。”不得已，只好“凑集三千人”，派孙金彪统带赴京。清政府见说山东海防紧要，又令其停止派兵进京。他本不愿派，续命一到，乐得赶快撤回。
6月21日，慈禧太后利令智昏，宣布向列强开战。同日，谕令各省督抚，把义民“招集成团，借御外侮”，强调指出：“沿江沿海各省尤宜急办！”旋又命将旧存军械赶紧修理，配好弹药，以备领用。
袁世凯上奏说：山东和直隶不同，良民“无心结团聚众”，“游手好闲者概系游勇、盐枭、马贼、土匪”，如招集成团，“匪徒”必定“公然啸聚”，“是未得御侮之实，而内地官民已先受其害矣”。此不独使“饷源必至断绝”，而且造成“腹背受敌，败可立待”。因此，他抗不遵命，仍然主张“照章禁办”。另外提出“延举公正绅士，认真举办团练”。
出于对八国联军的畏惧，接到朝廷仍饬孙金彪的三千人马火速增援天津的谕旨后，袁世凯奏称，该军已经“往返奔驰千数百里，又经此炎暑酷热之际，不免疲病相乘。如再回援津，计程尚有八百馀里，恐非一时所能骤到；即到，亦疲惫不支，虑难得力”；尤可虑者，“潍县地方突有匪徒焚掠美人教堂，并杀伤教民二命。胶澳德人于昨日分派马兵、炮队，在高密一带游弋，借护守各教堂为名，意在窥伺潍防”，“若再分兵援津，恐未必有济，而转贻误东防”；“况内地盗匪渐炽，在在均须弹压，多处均嫌空虚。臣职在守土，存亡与共，如贪赴援他省之名，而忘本省设防之实，臣实有所不敢”。竟以“职在守土”为理由，不奉朝命。清政府不允，着其仍遵前旨，不得借端延诿。袁世凯见推卸不下，才无可奈何地改派夏辛酉统带六营士兵北上。
7月14日天津沦陷。19日，清政府命袁世凯严饬夏辛酉部速进，不得以天津失陷，意存观望，逗留不进，致误戎机。夏辛酉部在袁世凯的授意下，始终迟滞不前，作壁上观。而袁世凯却欺骗说，该部早已北上，并未敢稍涉延缓。
时间又过去十多天，北京危在旦夕，清政府急命各路援兵加紧北上，并特地命袁世凯接济军火，加派数营队伍，以保卫首都北京。袁世凯仍然无动于衷，复奏说：“自津郡不守，游匪溃勇勾结土匪，多持洋枪，时来窜扰，几于防不胜防”；“半月以来，已觉疲于奔命，左支右绌”，用以说明抽不出兵力。并虚伪地表示，“京师天下根本，现值军情紧急，奉诏征兵”，“中心焚灼，莫知所措”。最后请求：“可否仰恳天恩俯准，俟将郑家口及平阴县两股土匪办理稍有就绪，再抽拨队伍，饬令迅即北上之处，出自鸿慈逾格。”在此，又用乞求宽限的悲切腔调进行敷衍了。
8月14日，北京失陷，慈禧太后带着光绪皇帝等人仓惶出逃。
清政府谕令驰援，袁世凯不干；部下请缨，他也不准。8月初，在鲁直边界围剿义和团的张勋呈请“前往京、津，助剿洋夷”，“杀贼立功”。袁世凯批示：“该管带请赴前敌自效，具见忠勇之忱，应俟各该处敉平，再有调遣。”同月下旬，张勋眼见“警跸西巡，都门失守”，“义愤填膺”，又上书“吁请大帅率队勤王”。并说，如袁世凯不得分身，他可以会同各营前往；再不然，他愿“独树一旗，作马革裹尸之想”，报“君父大仇”。袁世凯感到张勋憨直愚笨得可笑，可是这一腔忠诚又不能加以责备，于是批道：“览禀，忠勇可嘉。但曾奉旨责成守土，未敢轻动，姑俟商定，再行饬知。现在武属匪窠尚多，仍望努力肃清为要。切切！”对朝廷说“职在守土”，对部下说“奉旨守土”，欺上瞒下，就是不出兵。
由于根本不相信清政府依靠义和团能取得对八国联军作战的胜利，袁世凯在八国联军进犯北京之初，曾向两江总督刘坤一、湖广总督张之洞请教应付时局的策略。刘坤一、张之洞都是坚主镇压义和团的，故清政府“宣战”以后，他们均不奉诏，暗中和英国策划“东南互保”，商定上海租界归各国共同保护，长江流域各内地归督抚保护，两不相扰。后来美、德、法等国和两广总督李鸿章等亦加入。7月1日，英国驻上海代总领事霍必澜致电袁世凯，劝其仿效刘坤一、张之洞、李鸿章的榜样，“坚定不移地维护秩序”。袁世凯当即复电表示同意，从此实力奉行。袁世凯既积极加入“东南互保”，当然只能继续剿团保教，不会真正派兵勤王。对此行动，他事后经常在僚属面前夸耀：“此次变乱，各督抚中如无我辈四人搐拄，国事尚可问乎？”袁世凯这样说，决不是纯粹吹嘘。他于清政府“宣战”后，在“保境安民”，即保护教会、教士、教民，剿灭义和团方面，的确“成绩卓著”，无与伦比。
6月中旬，越来越多的群众参加到团民的行列。袁世凯为保护洋人不被杀死，即训令道、府、州、县告知在境教士，携眷来济南寄居，或暂移海口，以避其锋。嗣后又飞饬各属，勒限三日，将在境洋教士及办理铁路矿务的洋人一律护送通商口岸。当英国、美国驻烟台领事将二百多名传教士由小清河运往海口的时候，袁世凯“提供了非常宝贵的帮助，他派兵保护每一批离去的人们，极为周到地和关切地对待难民”。对外省逃到山东的教士亦是如此。在其周密的护卫下，山东全省没有一个洋人遇害。
对教会、教民，袁世凯也关怀备至。开战之前，袁世凯曾一度执行过慈禧太后责令强迫教民反教的谕旨，转饬各州县“将境内教民悉数勒令反教，取具永远再不习教甘结；所有教堂房屋、器具一律归官”；但同时又“出示晓谕平民，不准借口仇教，再寻衅端。如违，即照土匪惩办！”袁世凯之此举“原系暂时保全之计”，并非真与教会、教民为难。可是，州县官吏不知其内心隐秘，雷厉风行地大干起来，有些地方还逮捕、拷打拒不退教的教徒。袁世凯“恐将来贻人口实”，得罪西方列强，又“谕令妥慎办理”。后来西方列强驻中国的官员和传教士提出抗议，他便干脆取消前令，反复强调：“凡系匪徒，必须剿捕；凡系教堂，必须保护”，“教民悔教与否，亟应听其自便，勿庸令悉数具结反教”，“亦不得将教堂房屋、器具充公”。将保教告示遍处张贴，不准任何人“扰累阻挠，私自搆衅”。倘谁办理不善，“致酿衅端”，即惟谁是问！并向洋人解释说：“所以劝告教徒暂时放弃他们的宗教，并把教堂置于官员们的照料之下”，是“希望不存在发生骚乱的任何借口，从而可以保证提供保护”，“此外没有任何其他意图”。同时一再保证：“已经尽了一切努力防止破坏，凡已造成破坏的地方，将毫不犹豫地进行公正的赔偿。”
慈禧太后向列强“宣战”，并不是真心要同列强彻底决裂，故战争开始不久，就指令驻外公使向列强解释“宣战”系出于被迫，乞求原谅。8月7日，正式任命刚调任直隶总督兼北洋大臣的李鸿章为全权代表，同列强议和。
