在袁世凱的親信、參謀次長陳宦的策劃下（當(dāng)時(shí)黎元洪也兼任參謀總長，但他一直沒有上任，事務(wù)均委托給次長陳宦），黎元洪決定與袁世凱合作，對這“三武”來個(gè)調(diào)虎離山之計(jì)，將他們弄到北京去。當(dāng)年5月，袁世凱以“革命首義”的名義將“三武”召到北京，并封他們?yōu)榭偨y(tǒng)府軍事顧問官（又是閑差）。對此，張振武曾多次表示不滿，他對陸軍總長段祺瑞抱怨說：“難道我們湖北人就配做個(gè)顧問官？”

在張振武的一再要求下，袁世凱只好又封他為蒙古屯墾使加以敷衍。張振武當(dāng)時(shí)四十出頭，正是年富力強(qiáng)的時(shí)候，他也確實(shí)想實(shí)實(shí)在在地做點(diǎn)事情，于是他接受委任后，極誠懇地向袁世凱申請經(jīng)費(fèi)以開辦專門機(jī)構(gòu)。袁世凱這時(shí)哪里有錢，也就沒有理會。張振武一怒之下便擅自回了武昌，并利用自己之前的勢力公開設(shè)立屯墾事務(wù)所，還打算募集一鎮(zhèn)精兵前往蒙古。為此，張振武向黎元洪提出每月?lián)芙o經(jīng)費(fèi)1000元，作為開辦費(fèi)。

黎元洪見張振武去而復(fù)返，本就十二分的不樂意，他見張振武又重新聚集他的舊勢力，更是感到極大的威脅，于是決心除掉張振武。由于當(dāng)時(shí)張振武與孫武也發(fā)生了矛盾，袁世凱特意派出湖北籍的參議員劉成禺、鄭萬瞻回武昌進(jìn)行調(diào)解。在各方努力下，孫武、張振武和黎元洪都在表面上恢復(fù)了和氣，而袁世凱趁熱打鐵，再次發(fā)來電報(bào)邀請張振武赴京。

8月初，張振武和親信將校團(tuán)團(tuán)長方維等30多人隨同參議員劉成禺、鄭萬瞻一起前往北京，由此走上了不歸路。在臨行之前，黎元洪還特意贈給張振武4000大洋作為旅費(fèi)，雙方和好如初，相談甚歡，但一個(gè)陰謀卻就此展開了。

在張振武抵達(dá)北京后，黎元洪向袁世凱發(fā)出一封密電，其中稱：“張振武以小學(xué)教員贊同革命，起義以后充當(dāng)軍務(wù)司副長，雖為有功，乃怙權(quán)結(jié)黨，桀驁自恣。赴滬購槍，吞蝕巨款。當(dāng)武昌二次蠢動之時(shí)，人心皇皇，振武暗煽將校團(tuán)，乘機(jī)思逞?！岫跞嗣耨惆萏熨n，然余孽雖殲，元憝未殄，當(dāng)國家未定之秋，固不堪種瓜再摘，以梟獍習(xí)成之性，又豈能遷地為良。元洪愛既不能，忍又不敢，回腸蕩氣，仁智俱窮，伏乞?qū)堈裎淞⒂枵?，其隨行方維系屬同惡共濟(jì)，并乞一律處決，以昭炯戒?！?在向袁世凱揭發(fā)了張振武的種種“不法”行為后，黎元洪要求北京方面將張振武就地正法。

袁世凱收到黎元洪密電后，親自取出密電碼本自行譯校，隨后便將心腹趙秉鈞、馮國璋、段祺瑞三人請來商議處置之法。趙秉鈞三人主張?jiān)俳o黎元洪發(fā)一封電報(bào)，問清楚是不是黎元洪的本意，再做處斷。兩日后，武昌方面復(fù)電，確屬黎元洪本人的主意。隨后，袁世凱給軍法處發(fā)出命令，將張振武逮捕后立予正法。

一個(gè)巨大的陰謀已經(jīng)張網(wǎng)后，張振武尚且渾然不覺，他當(dāng)時(shí)仍在北京到處會客，與各界人士聯(lián)絡(luò)感情，為將來的事業(yè)打下基礎(chǔ)。8月15日晚，張振武與湖北來京將領(lǐng)在六國飯店宴請姜桂題、段芝貴等北洋將領(lǐng)，以消除南北軍界隔閡，化解之前戰(zhàn)爭的敵意。當(dāng)晚10點(diǎn)，酒闌人散，張振武在回旅社途中被潛伏的軍警攔截，隨后被捆綁押解到西單牌樓玉皇閣京畿軍政執(zhí)法處。隨后，軍法處總長陸建章向他出示了黎元洪請求殺張振武的電報(bào)及袁世凱下令處決的軍令。由于事情來得太突然，張振武一下就蒙了，他大聲質(zhì)問陸建章：“我究竟犯了什么罪？竟然要?dú)⑽遥俊标懡ㄕ聰傞_手，表示軍令如山，無法轉(zhuǎn)圜。

16日凌晨1點(diǎn)，也就是張振武被捕3個(gè)小時(shí)后，在沒有任何審訊的情況下，張振武被綁在軍法處的木樁上吃了六顆花生米，就這樣不明不白地成仁了。臨刑前，張振武仰天長嘯：“想不到共和國也如此黑暗！”同晚，隨同張振武一起進(jìn)京的將校團(tuán)團(tuán)長方維也在旅館被抓，并于凌晨在城外處決。

此事發(fā)生后，湖北籍參議員劉成禺、時(shí)功玖、鄭萬瞻等人大憤，他們隨即向臨時(shí)參議院提出質(zhì)問和彈劾。在這個(gè)事件中，感覺被袁世凱愚弄和利用的劉成禺憤怒地指出：“現(xiàn)在政府殺人之手續(xù)，基本和強(qiáng)盜行為沒有區(qū)別。如果這樣下去的話，今后凡是民國起義之元勛，都可以一一捕殺，任憑某人為帝為王矣！”