1915年12月，袁世凯宣布恢复中国的君主制，建立中华帝国，并改元洪宪。总统府改为新华宫。但是，袁世凯称帝的倒行逆施，遭到了举世反对。不仅孙中山、梁启超等人坚决反对帝制复活，北洋将领段祺瑞、冯国璋等也深为不满，段祺瑞甚至致电袁世凯：“恢复国会，退位自全。”帝国主义列强，亦不断对袁世凯的称帝提出警告和抗议。
12月25日，蔡锷、唐继尧等在云南宣布起义，发动护国战争，讨伐袁世凯。贵州、广西相继响应。接着，各省接连宣布独立。北洋派内部更是危机四伏，以往在北洋一呼百应说一不二的老袁，成了众叛亲离的孤家寡人。
无奈之下，袁世凯被迫于1916年3月22日宣布取消帝制（称帝仅八十三天，史称“八十三天皇帝梦”），恢复“中华民国”年号，起用段祺瑞为国务卿兼陆军总长，企图依靠段团结北洋势力，支持他继续担任大总统。但起义各省不承认他有再做总统的资格。段祺瑞也逼他交出军政实权。广东、浙江、陕西、湖南、四川纷纷通电宣告独立或与袁世凯个人断绝关系。5月下旬袁忧愤成疾。袁世凯陷入四面楚歌的困境，欲续任大总统亦不可得，在心理遭受的重大打击及家族遗传性糖尿病的交煎之下，于1916年6月6日撒手人寰，时年五十七岁。他死后，留下了两个谜。
袁世凯死后的两个多月，即1916年8月24日，正式归葬于河南安阳。