清廷在最後退位之前也試圖要挽回外蒙，但沒有成效，帝俄勢力已經佔據外蒙，派誰去都沒用。1911年12月29日外蒙古正式宣布脫離中國獨立，這一天就是蒙古的「蒙古自由與獨立紀念日（National Freedom and Independence Day/ Монгол Улсын тусгаар тогтнол〔蒙文〕）」，也是「12月29日獨立宣言紀念日」。到今天都還是現代蒙古國的法定國慶日。
1912年1月，清朝退位，改建中華民國後，扎薩克圖汗驅逐末代烏里雅蘇台將軍奎芳與參贊大臣榮恩等滿人官員，帝俄哥薩克騎兵負責將奎芳押解出境。1912年5月外蒙軍隊攻陷科布多，清朝駐軍全數瓦解。
當時中華民國是由袁世凱北洋政府控制，各任外交總長梁如浩、陸徵祥等人也都為外蒙脫離中國問題與帝俄頻繁交涉，傷透腦筋，就是嘴硬不予承認，也擋不住俄國一次又一次強硬施壓。如果說外蒙古能夠順利獨立的路上最大的貴人，就是俄國，不論是帝俄還是蘇聯，都堅持不懈地將外蒙獨立政策執行到底。
1913年內、外蒙統一戰爭開打但失敗告終
1913年，已宣布獨立的外蒙大蒙古國軍開始五路向內蒙古進攻，準備一舉收復所有蒙古人居住的地方，志氣之高不愧是成吉思汗的子孫。等到當年10月時，內蒙古西部的各盟、旗已經被占領，但蒙古軍已經無力再進，後勤補給跟不上。
1913年的9月18日中國北洋政府的外交總長孫寶琦與俄國駐華公使庫朋斯齊（Vacily Nikolaevich Krupensky）簽署《中俄聲明文件》，在文件中，中國政府承諾不在外蒙駐兵、殖民、設官，且承認外蒙地區享有自治權，承認1912年俄國與蒙古簽署之《俄蒙協約》及其專條，換回俄國承認中國在外蒙的宗主權。基於宗主權，俄國承認外蒙古為中國領土一部分。外交努力過後，北洋政府準備武力反擊了。
1913年10月底，中國北洋軍開始反擊外蒙軍，逐步將蒙古軍打回外蒙古境內，也就是戈壁沙漠以北。1915年6月7日，中、俄、蒙《恰克圖協定》簽署了，6月9日外蒙古宣布取消獨立，中華民國的總統袁世凱策封「哲布尊丹巴大喇嘛」為「呼圖克圖汗」，赦免獨立運動人士，外蒙古改為自治，成立自治政府。
1918年北洋政府趁俄國革命內亂時出兵攻破外蒙
1918-1919年正值俄羅斯革命內亂，蘇聯紅軍、帝俄白軍、日本等西方干涉軍等，全在蒙古周邊與西伯利亞糾纏相殺。白俄軍與外蒙政府都擔心蘇聯紅軍打入外蒙，竟向北京請救兵，中國等到的大好機會終於來到。
