1913年1月24日，在沙俄军队的支持下，一万蒙古军队兵分四路大举进攻驻蒙的中国

1913年1月24日，在沙俄军队的支持下，一万蒙古军队兵分四路大举进攻驻蒙的中国北洋军队。中国北洋政府随后把第三师第三旅卢永祥部、第八师第十六混成旅王汝贤部、淮军骑兵第一旅陈文运部派往多伦诺尔，并命令热河毅军做好支援准备。但是战局的被动仍未改变，前线将领普遍反映蒙军骑兵之战马速度极快，还有五千沙俄炮兵为蒙军提供炮火支援，蒙军一度处于上风。 但是进入九月，情况发生了逆转。一方面，沙俄军队撤离外蒙，蒙军的武器补给出现困难，中国北洋军则在不断增兵，其在内蒙地区的北洋军队兵力增至4万余人，火炮120门；而且沙俄为了避免北洋政府因此完全倒向日本，便不再继续支持外蒙古，而是仅限于成为一个以中国为宗主国的自治区，作为缓冲区，为此，沙俄开始停止对蒙军的武器供应。 十月，中国北洋军队大举进攻多伦，双方在多伦诺尔数次发生激战，军纪严明的北洋军一路势如破竹，丧失外援的蒙古军队士气低落被迫撤退。意识到已经不可能战胜北洋军，部分蒙古王公也开始变节倒戈，1913年底中国北洋军基本重新掌控了蒙古。