张振武应召入京后，袁世凯派他为蒙古调查员，他未置可否，便再回到武汉。黎元洪对张本有疑忌，好容易调虎离山，把他送到北京，他竟又折返，可见他对武汉是有野心的，因此，更加猜嫌。这时，全国各地由于欠饷和裁兵，游勇无归，所在谋变，此起彼伏，如驻宁的赣军、苏州的先锋营、滦州的淮军马队、洛阳的清军、芜湖的卢军，及通县、滁州、浦口、景德镇各地的驻军，以及奉天、山东、安徽各省会的防兵，均陆续哗变，幸立即剿抚，才告平定。湖北为革命首义之地，喜动恶静，辛亥革命有功官兵，部分恃功而骄，甚难节制。如襄阳府司令张国基不服编遣，攘杀调查专员。祝制六、江光国、滕亚纲以改革政治为号召，企图推翻湖北军政府。武昌起义著名的楚望台军械所守兵亦发生兵变，在这次兵变中，据说黎元洪查到主谋人是张振武和湖北将校团团长方维。
当张振武由北京折返武汉时，黎元洪怕他真的在武汉有所行动，又不愿明目张胆对付他，乃邀请湖北籍的参议员刘成禺和郑万瞻由北京返鄂，表面的理由是调停孙武和张振武的嫌怨。孙武因为亲黎，所以和张水火。刘成禺等返鄂后，杯酒言欢，孙、张遂重归于好。这时袁世凯聘张为总统府顾问。黎元洪劝张入京就职，张亦慨然允诺，束装启程，于民国元年8月8日抵达北京。同行有武昌将校方维等13人，及随从仆役30余人。刘成禺、郑万瞻、罗虔等亦于第二天由鄂抵京。8月11日孙武也抵京，鄂省要人于是冠盖京华。在张振武来说，似已决心结束鄂省野心了，可是他做梦也没有想到他的大祸已在眉睫。
就在8月13日黎元洪自武昌给袁世凯一封密电：
“张振武以小学教员赞同革命，起义以后充当军务司副长，虽为有功，乃怙权结党，桀骜自恣。赴沪购枪，吞蚀巨款。当武昌二次蠢动之时，人心皇皇，振武暗煽将校团，乘机思逞。幸该团员深明大义，不为所惑。元洪念其前劳，屡予优容，终不悛改，因劝以调查边务，规划远漠，于是大总统有蒙古调查员之命。振武抵京后，复要求发巨款设专局，一言未遂，潜行归鄂，飞扬跋扈，可见一斑。近更盅惑军士，勾结土匪，破坏共和，倡谋不轨，láng子野心，愈接愈厉。冒政党之名义以遂其影she之谋，借报馆之揄扬以掩其凶横之迹。排解之使困于道途，防御之士疲于夜，风声鹤唳，一夕数惊。赖将士忠诚，侦探敏捷，机关悉破，弭患无形。吾鄂人民胥拜天赐，然余孽虽歼，元憝未殄，当国家未定之秋，固不堪种瓜再摘，以枭獍习成之性，又岂能迁地为良。元洪爱既不能，忍又不敢，回肠dàng气，仁智俱穷，伏乞将张振武立予正法，其随行方维系属同恶共济，并乞一律处决，以昭炯戒。此外随行诸人，有勇知方，素为元洪所深信，如愿回籍者，请就近酌发川资，俾归乡里，用示劝善罚恶之意。至振武虽伏国典，前功固不可没，所部概属无辜，元洪当经纪其丧，抚恤其家，安置其徒众，决不敢株累一人。皇天后土，实闻此言。元洪藐然一身，托于诸将士之上，闒茸尸位，抚驭无才，致起义健儿变为罪首，言之赧颜，思之雪涕，独行踽踽，此恨绵绵。更乞予以处分。以谢张振武九泉之灵，尤为感祷！临颖悲痛，不尽欲言。”
8月13日晚上，袁世凯收到黎元洪密电时，即亲取保险柜锁匙找密电本，当时不知密电内容关于何事。不巧这天开保险柜锁匙老开不开，这个保险柜只有袁本人和梁士诒有锁匙可以开启，袁乃请梁帮助开柜，取到密电码本，自行译校。校毕神色紧张，立命梁通知赵秉钧、冯国璋、段祺瑞、段芝贵四人来府，秘密商量对黎电如何处理？对张振武是否下手？梁士诒主张再去一电询黎，是否确属黎本人意思。15日得武昌复电，据称13日电确属黎本人主意，于是袁世凯才决定逮捕张、方两人，立予正法。其命令云：“查张振武既经立功于前，自应始终策励，以成全之。乃披阅黎副总统电陈各节，竟渝初心，反对建设，破坏共和，以及方维同恶相济，本大总统一再思维，诚如副总统所谓爱既不能，忍又不可，若事姑容，何以慰烈士之英魂？不得已即着步军统领、军政执法处处长遵照办理。”在此令中末句“遵照办理”，办理何事？就是黎所请求将张、方二人正法。
袁这一句伏笔，表示杀张、方二人只是应黎之请也。
所有这些暗中活动，张振武当然做梦也想不到，他于8月14日还在北京德昌饭店请客，大宴同盟会和共和党的要角，在酒筵中还发表演说，调和党见。
8月15日晚六时，王天纵宴集北方军人及湖北来京将校，张振武赴宴后，更在当晚8时偕湖北将校自作主人，宴请北洋重要将领于六国饭店，姜桂题、段芝贵等均在座。这时候段已奉到处决张的密令，一席未终，段称有事先行告辞，其余客人也纷纷退席，主人则不知已大祸临头。
北京的六国饭店，是位在东jiāo民巷，由东jiāo民巷至前门之西，正在翻修马路，所以改道由大清门绕棋盘街作为临时便道。张振武离开六国饭店约在当晚10时左右，当时代步还没有汽车，完全是用的马车，由六国饭店出来，共三辆马车，张的老表前江西协统冯君马车在前，张的马车居中，湖北参议员时功玖的马车殿后。冯等马车驰至大清门栅栏，两旁已埋伏了绊马索缠住马蹄，于是伏兵四起，首先把冯缚了。冯问为什么事？有一军人问：“你是不是姓张。”冯说：“我不姓张，我姓冯。”军官乃连说错了错了，即令士兵解冯之绳，而冯已受微伤。原来冯与张均长身中瘦，有点相似。接着张振武马车亦抵栅栏门前，栅门已闭，一阵喧哗，有指挥刀斫马车玻璃声，于是张被拖了下车，五花大绑，随从和车夫亦被拘拿。张被捕后即用大车解送西单牌楼玉皇阁军政执法处。
这时前门以东至小沙土园一带均戒严，押解行列共大车三辆，马步军数十名持枪露刀，军队先将行人驱散，其后则有民装数十人，两人一排，尾随其后，沿路铺户皆熄灯灭火，如临大敌。
张振武在前门大栅栏处被捕是晚上10时，而方维的被捕则比张早一小时。方维系在其住所金台旅馆被捕，约有百余名游缉队将金台旅馆包围，附近戒严，方就逮后，所有随张由湖北来的人均被暂时看管，不准出入。
张被押至玉皇阁军政执法处，处长陆建章亲自出见，解缚对语，彼此先还说一两句寒喧语。张很生气，见自己的马车夫亦被缚，乃对陆说：我不知我为何被捕，我的马车夫与我毫无关系，应该先释放。陆立即命副官释放。然后张向陆要纸笔，写了一封短柬给前鄂军第四镇统制当时在北京与袁颇接近的邓玉麟，函中略云：弟忽被大总统之军队所缚，不知是死是活，请兄为我分明，身边未有分文，请兄为我设法。末并请邓照顾其随从人员及家属。信写好请陆派人送，陆也立即jiāo人送至十二条胡同邓寓。张其后发觉一部分家人也被缚，乃告陆说：我的家人请开释。陆也应允，立将其家人释放。这些被释的人都由车子送到很远的地方才释放。