清朝在袁世凯小站练兵以前，有过三种军制：最早的是“旗兵”和“绿营”，到了曾国藩组织乡团后，所谓湘军、淮军，官式名称叫做“勇营”。
旗兵是清王朝的原始军制。最初只有四旗，以旗的颜色别类，分黄旗、白旗、红旗、蓝旗；以后增加了四旗，为镶黄旗，镶白旗、镶红旗、镶蓝旗。乃把原来的黄、白、红、蓝称为正黄旗、正白旗、正红旗、正蓝旗编为左翼，镶黄等四旗编为右翼，这就是清入关前的原始兵力，总称“两翼八旗”。后来由于蒙古的归附，又缩了“蒙古八旗”，原有的则称“满州八旗”。入关后因明军投降和整编。复有“汉军八旗”。这廿四旗总兵数共28万人。
清统一中国后，把旗兵中最基本的部队编为“禁旗”，禁旗都是在长白山下打天下的子弟兵，他们负责北京警卫和国防责任，等于是中央军。其余汉、蒙、满等廿四旗约20万人，则分别驻防于各省及重要城镇，以为镇伏汉族的武力，称为“驻防八旗”。
旗兵驻防的防区开始时非常谨严，那是为了对汉人加以镇压，所以八旗官兵都是携带家眷，分驻中国本部各省，防区共8处，有的设驻防将军，有的设副都统，有的设城守尉。国防要地和关外则有防区25处，设都统和副都统，如密云副都统、热河都统之类。
旗营的官兵是世袭制度，生而食粮，数传之后，腐败已极，竟有列名行伍而不识弓弩为何物。光绪中叶，外侮日亟，满族有远见的王公大臣，乃有整顿旗营之议，派遣八旗子弟出洋留学，如荫昌、良弼等都是。同时积极整理各省驻防旗兵，挑选精壮编成“八旗练营”；有“洋枪兵队”、“洋枪马队”、“备练马队”、“洋枪步队”等编制，聘任教官为新式的训练。可是八旗子弟娇养已惯，满洲人当年勇武矫健的风气已经完全丧失，所以整顿自整顿，旗营的腐化已至不可救药的程度。
比“旗营”稍后组成的清军，是“绿营”，绿营和旗营同称为“经制兵”，就是国家的军队。
绿营的制度完全仿照明代，官兵全部是汉族，因为所用的旗子颜色是绿的，所以称为绿营。最原始的编制全为明朝的降军以及收编的队伍，经过整编后也很像样。清廷因为这支军队熟悉内地的地理人情，用之镇压汉人非常有效，一般市井之徒，遂得借绿营以达到骑在人民身上的目的，因为只要考中武科，就可为绿营官长，虽不识之徒也无所谓。
绿营归兵部所辖，全国兵营可分为“在京”和“在外”两种。“在京绿营”由步军统领（即九门提督）统辖；下分左右两翼，各设总兵，总兵之下则为城防营，有副将、参将、游击、都司、守备等官。另有一部分在京绿营，分属于漕运总督，专任护漕之责，其职务等于护路警察。至于“在外绿营”则直属各省，由总督或巡抚节制调遣，所以各省督抚的官衔有“节制军务兼理粮饷”一项，就是指绿营。绿营统兵的军官有提督、总兵、副将、参将、游击、都司、守备、千总、百总、外委等。军队编制以营为单位，设管带一人，每营500人。全国的绿营总数共约50万人。绿营到了清末，饷给过薄，乃多虚额，检阅时则以雇佣市井无赖充数，武官由捐纳出身，军队缺额在半数以上，腐化已极，以致太平天国军兴，势若破竹，绿营乃遭淘汰。
旗营、绿营既成废物，曾国藩招募土著编练“勇营”，就是后来名重一时，镇压太平天国的湘军和淮军。由于这场战争的表现，勇营竟取得国军的地位，加以旗营形成虚设，绿营仅存形式，所以勇营就成为清廷镇内御外的唯一武力。勇营的部勒方法，为明代戚继光的遗规，以弓矢刀矛为武器主力，鸟枪火统为辅助。淮军李鸿章延英人戈登编练洋枪队，是为中国采用新式军械的开始。
勇营军纪很坏，掳掠奸杀，视为惯常，曾国荃所统之兵尤甚，攻入南京时竟至全城为墟，一个小兵都身怀巨万；而清廷当时爵赏太滥，所以太平天国战事结束后，勇营之腐败，至于不堪言状。而湘、淮两军将领也都恃功而骄，数次对外战争，一败涂地，尤其是甲午战争，淮军卫汝贵全军覆没，旧军之劣点，完全暴露，于是清廷才下决心汰除旧军编练新军。
由于旗营、绿营都已腐蚀已极，而勇营也只是昙花一现，甲午战前，清廷有识之士已警觉到清军的不堪一战，所以李鸿章在直督任内乃锐意摹仿西法练兵，办了一个天津武备学堂，由戈登代为购置新式枪械，聘请德国军官为教练，由满人荫昌为总办。可惜军事教育和军队组织并不能配合，因此天津武备学堂毕业的学生，被分派到淮军的各军去担任教习，教练新操，而军队指挥权则仍旧在旧统帅手中，一切战略战术依然陈旧，因此甲午之战，淮军一败涂地，淮军中最有名的盛军统领卫汝贵全军覆灭。这时清廷上下恍然大悟，仅只是西法练兵还不够，整军经武必需彻底的大改革。于是两江总督张之洞首先练自强军于吴淞，聘用德国教官，一切规模体制全部仿效德军。另一方面在北洋指派胡燏棻练定武军十营，假小站旧日周盛昆、周盛渤所统领盛军的营地为练兵场。盛军原在小站屯田，所以有完整的营房和已开垦的稻田，由于盛军覆没于中日甲午之役，因此小站也随之荒废，定武军即以此为营房。
编练新式陆军的同时，清廷在各省组织了巡防营。巡防营是挑选旧绿营和勇营的精壮，另招募民丁，编组而成，其性质系以保卫地方，如警察保安队，其编制分为马队和步队，马队全营设官、弁、兵、夫共189名，马135匹，每营分为“中”、“左”、“右”三哨。步队全营设官、弁、夫共301名，每营亦分为“中”、“左”、“右”三哨。巡防营在各省均有，且因地方之需要，划分为若干路，以“中”、“前”、“左”、“右”、“后”或“东”、“西”、“南”、“北”、区别之，每路各设统领一员。步、马各营则设管带和哨官等统率之，还有训练新式枪操的，则设教习一职。
巡防营的章制当然是不符合战术原则，不过倒是一支经过了新式训练，并使用新式武器的军队，可是由于分子的来源良莠不齐，而带兵官又多为旧武官或是候补道（当时的候补道，有办法的则遇缺即补，所以人们称为万能候补道），对于新式军事知识一无所知，因此巡防营乃变成有名无实，和勇营的昙花一现差不了多少。
巡防营一直存在到辛亥时候，各省纷纷独立，乃把巡防营改为师旅或警备队、保安队。唯一例外的是新疆，直到民国21年（1932年）仍有巡防营存在。
光绪廿一年（1895年）十月，醇亲王奕譞、庆亲王奕劻和军机大臣翁同龢、李鸿卓、荣禄会商奏请改革军制，逐步训练新军以代替完全不能“保清卫国”的绿营，于是便在北京附近训练新军。这时直隶总督是王文韶。清廷最初是派长芦盐运使胡燏棻到小站练兵，这支军队命名“定武军”，聘请德国人汉纳根担任教官。几个月后，胡燏棻迁调为芦汉铁路督办，于是满清政府改派袁世凯以浙江温处道头衔，留在小站接统定武军，改名为“新建陆军”。定武军原有4000余人，袁接统后便扩充为7000人，成立了“新建陆军督练处”。
保荐袁世凯督练新军，也是由醇亲王奕譞、庆亲王奕劻、军机大臣翁同龢、李鸿章、荣禄联名专折，摘录如下：
“窃查欧洲各国专以兵事为重，逐年整治，精益求精，水师固其所长，陆军亦称骁勇。中国自粤捻削平以后，相沿旧法，习气渐深，百弊丛生，多难得力，现欲讲求自强之道，固必首重练兵，而欲迅期兵力之强，尤必更革旧制。臣等于去岁冬月，军事方殷之际，曾请速洋队，仰蒙简派广西臬司胡燏燏棻会同洋员汉纳根，在津招募开办，嗣以该洋员拟办各节，事多窒碍，旋即中止。另由胡燏棻练定武军十营，参用西法，步伐、号令均极整齐，虽未尽西国之长，实足为前路之导。今胡燏棻奉命督造津芦铁路，而定武一军接统乏人，臣等公同商酌，查有军务处差委，浙江温处道袁世凯，朴实勇敢，晓畅戒机，前驻朝鲜颇有声望，……相应请旨饬派袁世凯督练新建陆军，假以事权，俾专责任，现先就定武十营，步队三千人，炮队一千人，马队二百五十人，工程队五百人以为根本，并加募步队二千人，马队二百五十人，共足七千人之数，即照该道所拟营制饷章编伍办理，每月约支正饷银七万数千两，至应用教习洋员最失紧要，应由臣等咨会出使德国大臣与德国外部选商聘订。……果能著有成效，尚拟逐渐扩充……”
袁世凯受任主持训练新军事宜，从此开始了他灿烂的一生，这就是小站练兵。
当时积极促请清廷重整陆军的，以胡燏棻和袁世凯最力。胡曾将英使所交来的《应时练兵说帖》求宁波王修植编修代拟条陈。王文辞敏捷，对新政研究有素，遂写成两稿，第一稿是以英使说帖为蓝本，第二稿是加以文字的煊染。胡以第二稿送至京师督办军务五大臣庆亲王和荣禄，胡因得练定武军十营；袁世凯闻听胡练兵的经纬，乃日日趋访王修植，并和王修植、张锡銮、孙宝琦、潘克俊四人结成盟兄弟。当时北京侯家巷的名妓为沈四实、花媚卿、花宝琴、林枝笙、赛金花等。袁逐日在大实班宴会，借以肆应王修植，求王代拟一个练兵条陈，王乃把曾代胡拟的第一稿，即英使练兵说帖交袁。袁的为人在重要关头极细腻，得王交来之稿，早晚朗诵，紧记要点，然后缮正，求荣禄代奏。荣向袁逐条详询，袁亦逐条对答如流。荣大为激赏，乃携袁谒见醇亲王和庆亲王，袁亦对答如流，较胡燏棻能抓住要点，加以胡是绍兴人，官话不如袁流利，因此袁遂得瓜代胡在小站练兵。
小站距离天津70里，原名新农镇，是天津到大沽火车站中间的一个小站，本来很荒凉，只因铁路修筑后，新农镇成为一个小站，是铁路必经之地，所以渐趋热闹，小站这个新地名也逐渐代替了新农镇这个旧地名。
这个地方早先曾由李鸿章所辖的一部分淮军驻扎。淮军们曾仿古屯田法，凿川引水以种禾稻，屯军前后历时20年，淮军散后，小站的军营便变成了废垒。
这一年袁世凯只有37岁，清廷建练新军的工作，给他制造了一条呼风唤雨、腾云驾雾，培植自己势力，取清朝江山而代之的捷径。
这时候，清廷鼓励各省建练新军，各省督抚都争先恐后地网罗国外或国内知名的军事人才，充当练兵机构的实际主持人。袁世凯学曾国藩、左宗棠、李鸿章，以文人而“知兵”，他曾写过一本兵书，又在朝鲜表现了他是文武全才，所以李鸿章很赏识他，西太后的宠监李莲英也被他买通。当他主持“新建陆军”督训工作后，他和其他各省督抚最大的不同地方，就是他的幕僚长并不是一个新的军事人才，又丝毫没有战功，而是一个长于诗词歌赋翰林出身的徐世昌。袁除了请徐世昌担任参谋而外，并请唐绍仪担任文案。
袁世凯虽自认文武全才，但他毕竟没有军事的实际知识，而他所选的文武两大幕僚，也都不懂军事，因此网罗实际负责带兵和练兵的干部，便不能不找寻真正的军事人才。前面曾提到天津有一个武备学堂，是李鸿章创办的，武备学堂的总办是旗籍道员荫昌。袁世凯便请荫昌推荐军事人材，荫昌推荐了在武备学堂毕业的学生冯国璋、段祺瑞、梁华殿和王士珍。
袁世凯这个时候极需军事干部，所以当荫昌介绍了这几个武备学堂毕业的学生来见他后，他立即派冯国璋为步兵学堂监督兼督操营务处总办，段祺瑞为炮兵学堂监督兼炮兵营统带，王士珍为讲武堂总教习兼工程营统带。步、炮、工兵学堂都是附设在新军里面的随营军事学校，因此这三个军官既要带兵，又兼管训练，所担任角色的吃重可以想象；同时亦可看出袁世凯在这时所能吸收的军事人才是多么稀少零落。由于王、段、冯三人成为袁世凯建练新军的三根支柱，于是他们就分别得到龙（王士珍）、虎（段祺瑞）、狗（冯国璋）三个绰号，另外对他们三个人的总称是“北洋三杰”。这北洋三杰的出身，各自不同：
王士珍字聘卿，直隶正定县人，他的出身最为特殊。他家境贫穷，先为人放牛，随后投入朝阳镇总兵杨瑞生的旗下为马弁。杨瑞生是湖南湘潭人，以洪宪祸首闻名的杨度便是他的侄儿。王士珍虽姓王却不叫士珍。有一年聂士成编练武卫新军，曾向杨瑞生调用军事人才，杨瑞生开了一张名单，保荐一批干部，其中一名是守备王士珍，不料王被保后因病告退，回籍养病。恰好这位王马弁为人能干，立志向上，杨总兵因保单已送出，缺了王士珍便叫王马弁冒充王士珍，顶名前往武卫新军报到。他到武卫新军后不久，又由武卫新军选送到武备学堂受教三年，曾经参加过甲午中日战争，战后随聂士成驻军芦台。他一直冒用王士珍之名，而真的王士珍却晚年潦倒，落到在杨瑞生家中做烧饭司务。段祺瑞字芝泉，是安徽合肥人，在武备学堂毕业后，曾奉派去德国研究军事。冯国璋字华甫，是直隶河间县人，出身秀才，在武备学堂步兵班毕业，曾供职于聂士成的武卫军，后来再度进入武备学堂研究战术。梁华殿到小站仅很短一段时间，也许是他功名无份，在一次夜间操作中，失足跌到水中淹死了。如果他在，北洋三杰也许会变成北洋四杰了。
袁世凯认为清军所以不能一战，有基本的原因，就是在一切编制和组织上都不能符合时代，所以须从基本的军制上革新，参用西法，认真训练。因此他获准精练1．2万人，作为新建陆军的基本武力。其中包括步队八营，共8000人；炮队两营，共2000人；马队两营，每营500人，共1000人；工程队一营，计1000人。合共1．2万人。以步队为主，炮队为辅，马队巡护，工程队供临时调遣。在编制上分为两翼，设统领二人，下设分统、分领训练，每分统统辖步队二千，炮队二千，马队一千。其组织如下：
新建陆军步队营，设统带官兼一员管辖全营，帮统带官一员，管带领官四员，哨官12员，哨长24员，督排哨长四员。
新建陆军炮队营，设统带官一员，管辖全营。帮统兼左翼领官一员，管辖三哨。副领官兼哨官三员，哨长九员，各管重炮二尊。管查炮马哨长一员，帮统兼右翼领官一员，管辖三哨。副领官兼哨官三员，哨长12员，管查炮马哨长一员，帮统兼接应马炮队领官一员，管辖三哨。副领官兼哨官三员。哨长九员。管查炮马哨长一员。
新建陆军马队营，设统带官一员，管辖全营。帮统官一员，领官兼一哨官四员，哨官八员，哨长12员。
新建陆军工程营，管带官一员，帮带官一员，委员一员，管理桥梁司队官一员，木工四队，铁工一队，水工二队。管理地垒司队官一员，筑工四队，石工一队，筐工二队，土工二队。管理电雷司队官一员，雷兵三队，管理修械司队官一员，修炮铁工一队，修枪铁匠二队，修械木工一队。管理测绘司队官一员，测绘一队，印化兵一队。管理电报司队官一员，工匠一队。
新建陆军督练处，督练官一员，稽查全军参谋军务营务官一员，执法营务官一员，督操营务处一员，督队稽查先锋官14员。另教习处洋教官13员，翻译13员，粮饷局总办委员一员，管理采买制造委员二员，军械局总办委员一员，收发军械委员二员，军医局正医官一员，副医官一员，还有转运局、侦探局等。
新建陆军须账篷2400个，全部用外国帆布制造，每一名士兵均备洋制雨衣、雨帽和洋毯，每哨有洋表，双筒望远镜和指南针。每二营有行军电台。每官长有督队腰刀一把，手枪一只。这就是小站练兵时的军队组织。
袁世凯是在光绪二十一年（1895年）十月领旨，以浙江温处道统领定武军。他得旨后即布置一切，由北京起程，遄赴小站就职。他先修缮淮军旧驻的废垒，把营基扩充，同时请求改定武军为新建陆军督练处以正名，派遣副将吴长纯等往准、徐、鲁、豫各地，开具格式，选募壮丁；又派都司魏德清等到新民厅选募骑兵，购买马匹；还有关于武器的规格。他觉得定武军虽只是4000人，可是所使用的枪炮完全没有划一，有的日造，有的俄造，有的德造，式样既旧，款式又杂，于是他请求军务处发给新式划一的步枪、骑枪、速射炮等。
光绪廿一年十一月六日，新军获准编成，编制中分步兵为左右两翼，左翼二营，由速射炮队、重炮队、骑兵队接应；右翼三营，由炮队接应。分骑兵为四队，选拔宿将和学生督率营伍，研究操法。工程营分为修械、桥梁、地垒、雷电、电报、测绘六司。此外还请了更多的德国军事教官，以及日本和美国军事教官，并在军营中成立一个德语学堂以教德语，因为新军训练工作仍以德国军事教官为主。其他附属单位还有：粮饷局、军械局、转运局、洋务局等。
由于小站练兵完全新式，名目既多，化钱也不少，因此被一般守旧人物所攻击。光绪廿二年（1896年）御史胡景桂上章参劾，认为小站兵事浪费国帑，清廷乃派荣禄到小站详细检阅，同时考查训练进步情形。荣禄当时是慈禧的红人，他视察得非常仔细，也因此更深一步赏识袁的才干，和他所练新军的成就。
荣禄的报告到了慈禧和光绪手中，这两位最具权威的人物也对袁有了深刻的印象。
光绪这时锐意革新，虽然他还不知道应该怎么做，但他能接受新的事物、新的建议。袁世凯因为练新军颇有成绩，加上他过去在朝鲜的种种作法，使光绪开始对这个小小道员有了好感。
慈禧也对袁有了认识，因为她对于荣禄的话是言听计从的，荣禄曾亲自看过袁的练军工作，并且对袁甚有好评，则袁的能干有为是必然的了。
小站练兵给了袁世凯表现能力的机会，有了建立羽翼的条件，也使他获得那时代最有权势的人对他的重视。
光绪廿五年（1899年）二月，荣禄再度莅临小站点校新建陆军，对于新军的规模、训练、精神以及所操演的阵形都极表满意，并且大为激赏。他告诉袁世凯说已经奉了慈禧的密旨，授权他在北洋组织一支崭新的军队。在他心目中，认为这支新军应该以新建陆军为模范，他令袁世凯就编组北洋新军向他提出具体的计划。
袁世凯费了三天的时间拟就新军的军制和组织，一切仿效新建陆军，共为五军，每一军共辖八营：计步兵五营，炮兵一营，马兵一营，工兵一营，另附一个学兵营。每营设一个统带，统带率四个领官，每个领官领一队，每队250人，所以每营是1000人。规定每营兵士必须足额，饷粮按人发给，足食足兵。
荣禄立即接受了袁世凯的献议，将这个新军订名为“武卫军”。武卫军分为五个军，为：武卫前军，武卫后军，武卫左军，武卫右军，武卫中军。荣禄担任武卫军的统帅并兼统武卫中军，以马玉昆统武卫前军，聂士成统武卫左军，袁世凯统武卫右军，董福祥统武卫后军，每军九千余人。武卫右军即由新建陆军改编而成，是武卫军中最完整，最精锐的部队。武卫中军则是重新招募，以旗丁为主，一切规模俱参照新建陆军，所以人数也有1万人，而且都是年轻精壮的。武卫前军，武卫后军，武卫左军这三支部队则是以燕陇旧军改编，如董福祥的武卫后军就是由甘军改编，所以旧勇营的习气和组织仍然存在，非常散漫。荣禄虽然限令他们就地整编，可是整编工作却很迟慢。
武卫军成立后，袁常往来北京和天津，他的圣眷日隆，慈禧特赏他在西苑门内骑马和乘坐拖船，这些特权都是对一个大臣的无比殊荣。
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