辛亥革命爆发后，俄国立即策动外蒙喇嘛王公“独立”。此时，三多所辖的武力仅二百四十余名，而且分布在库伦各地，他手下仅有八十多名亲兵;而俄国当时在边境上驻有重兵，并派兵千余名直接进入了外蒙古。11月28日，哲布尊丹巴以防备内地革命党“扰乱蒙疆”为名，擅自向喀尔喀四盟征调蒙兵，二天后，哲布尊丹巴派人向三多下了这样一道通令，说他们已决定建立“大蒙古国”，要求三多及清廷驻库伦文武官员及兵丁出境。
我蒙古自康熙年间隶入版图，所受历朝恩遇不为不厚，乃近年来，满洲官员对于我蒙古欺凌nüè待，言之痛心。今内地各省既皆相继独立，脱离满洲，我蒙古为保护土地宗教起见，亦应宣布独立，以明万全。现已由四盟王公公推本哲布尊丹巴为大蒙古国皇帝，不日即将御极。库伦地方既已无需用中国官员之处，自应即时全数驱逐，以杜后患。……札到，该三多即便凛遵。限三日内带同文武官员及马步队等快速出境，不准逗留。23
因力量对比众寡悬殊，三多等被迫撤离。清廷正面临灭顶之灾，无力顾及外蒙，只能将三多革职，并宣布其所推行的不利于外蒙古的“弊政”一律革除;劝告哲布尊丹巴等不要“轻举妄动，为人所愚”，并派出蒙古郡王和科布多办事大臣前往“宣慰”。但外蒙古当局根本不予理睬，一个月后，哲布尊丹巴宣布建立“大蒙古国”，自立为皇帝，年号为“共戴”。随后，在沙俄的支持下，他们又派兵攻占了乌里雅苏台和科布多，驱逐了那里的清廷官员和驻军。
沙俄十分狡猾，11月3日，在外蒙刚刚投入其怀抱，一切惟其命是从之际，即与哲布尊丹巴政权签订了《俄蒙协约》及《俄蒙商务专约》，声称“蒙古对中国的关系已经终止”，俄国“扶助蒙古自治”，不准许中国军队进入蒙古，不准汉人移居蒙古地区，俄国人则在蒙古享有特权，其他外国人不得有超于俄人之权利;不经俄国允许，蒙古不得与“中国或别国立约”，等等;外蒙在实际上成了沙俄的保护国。对此，清廷于11月7日照会俄国，声明俄国与外蒙古所订立的任何条约，“中国政府概不承认”。次年，沙俄又策动库伦的蒙军开进外蒙西北部的唐努乌梁海，宣布“独立”，并于1914年6月派军队直接占领并兼并了这块十七万平方公里的地区。
唐努乌梁海位于外蒙古西北部，地旷人稀，但“河流灌注，山多森林，金矿亦多，地气较乌里雅苏台地方暖和，牧畜、渔猎外兼宜耕种24”，是漠北较为富庶的地区，行政上分为五个旗，一直归属中国。1915年，中俄蒙恰克图会谈时，中国代表提出唐努乌梁海问题，沙俄代表拒绝讨论，问题遂被搁置。以后苏俄继承了沙俄的衣钵，先是扶植当地傀儡成立所谓唐努图瓦共和国，1944年正式并入苏联，改为唐努图瓦自治省，但苏俄对此做贼心虚，苏联官方及媒体均未就此发表声明或予以报道，所以很长一段时间内，中国和世界其他国家并不知道这件事。但俄国对这一地区的侵占，自袁世凯以来的历届中国政府从未声明放弃对此地区的主权，这一地区至今仍为俄国所占据，其归属问题如何解决，让我们拭目以待。
在其他边疆地带，沙俄也时刻窥伺时机，蚕食鲸吞不遗余力。1912年1月，继外蒙“独立”后，沙俄策动当时陈巴尔虎旗总管福胜率领数百人，在俄军配合下，占领了海拉尔和满洲里，宣称“独立”，成立所谓“呼伦贝尔自治政府”;此后福胜被“大蒙古国”授予参赞大臣和海拉尔总督职务，呼伦贝尔也被并入“大蒙古国”。沙俄还同福胜集团订立了多项“合同”，攫取了呼伦贝尔地区的伐木、采矿、垦殖、渔业等多项权益。在中国政府出兵平叛时，俄又以“调停”为名进行gān涉。1915年11月，中国政府被迫与沙俄签订了《会订呼伦贝尔协约》，除获得呼伦贝尔“为直属中华民国中央政府之特区”的名义主权外，沙俄从福胜手中攫取的所有权益均得以保留，而且还规定中国政府如欲向该地派兵、修路，均须事先征得俄国同意，使中国实际行使主权的能力大受限制，直至俄国爆发革命后，呼伦贝尔之主权才为中国所收回。
1912年6月，在新疆于田县的一个大镇——策勒村，一些俄国商人与私自加入俄国籍的当地居民，横行乡里，欺压良善;辛亥革命爆发后，这些人散布流言，鼓动当地居民“从速投俄”，并与当局前来查办的人员武装对抗。在冲突中，我方死三人，伤一人;俄方及亲俄分子死二十九人，头目塞依提25逃亡。沙俄即借此扩大事态，先后派兵一千五百余人侵入喀什噶尔城外，并擅自在中国境内绑架官员和平民。新疆都督杨增新派杨缵绪为喀什噶尔提督兼外jiāo特派员，与沙俄领事就“策勒村事件”进行jiāo涉，要求jiāo出肇事祸首塞依提，拒绝了俄方要求处决中国官民的要求，谈判陷入僵局。1913年8月，北京政府决定妥协，命杨缵绪与俄领事索柯夫达成协议，以判处地方行政官员和居民徒刑，赔偿白银七万两结案。10月1日签字后，沙俄军队先后撤出伊黎和喀什噶尔。但沙俄并不甘心，次年又唆使当地行政长官马福兴26组织“独立回教国”，10月，杨增新设计除掉了马福兴，稳定住了喀什的局面。
“大蒙古国”建立后，沙俄和哲布尊丹巴政权乘中国国内革命之机，先后兼并了乌里雅苏台和科布多后，其矛头又对准了新疆北部的阿尔泰地区。阿尔泰地区包括阿尔泰乌梁海、新土尔扈特、新和硕特三部，原属科布多办事大臣管辖，1904年，为防俄国的侵略渗透，清廷决定科、阿分治，设立阿尔泰办事大臣，治所在承化寺(今阿勒泰)。民国后，办事大臣改称阿尔泰办事长官，由中央直接管辖。1912年，库伦军队攻打科布多时，袁世凯命令新疆、伊黎、阿尔泰三地出兵增援科布多，但援军尚未集结，科布多即于8月20日陷落。杨增新认为阿尔泰为新疆北部屏障，故全力援阿，在军需粮草和军队布置上作了有效的安排，在进驻阿尔泰境内后，即听候中央政府与沙俄的jiāo涉结果27。1913年8月，一名增援阿尔泰的新疆伊黎军队的士兵，击伤了俄国驻承化寺的领事，俄国遂借此赤膊上阵，直接gān预。为避免冲突，北京政府应俄国要求撤回了增援军队，俄国却以保护领事和俄人商务为名，派兵一千三百余人，qiáng行进驻承化寺和布尔津河一带。10月，沙俄又策动阿勒泰办事长官帕勒塔亲王(即土尔扈特亲王)宣布阿尔泰“独立”，并与之签订《临时停战条约》六条，试图将阿尔泰并入“大蒙古国”。袁世凯下令将帕勒塔撤职，宣布其所签订的所有条约一概无效后，沙俄于1914年2月向中国提出六项要求，作为从阿尔泰撤军的的条件，主要内容是哈萨克人归哈萨克总管节制，承认俄国人在阿尔泰境内有购置或租赁土地及其他不动产的权利，准许俄国商人任意运进货物并在沿途随意销售等。新疆都督杨增新在回复外jiāo部的电报中对“六条”予以驳斥说，俄“要求将哈萨(克)归总管节制，言外即有不归阿尔泰长官节制之意。无非欲引哈萨(克)外向，使逐渐脱离中国管理主权，俨然含有独立性质”，“将来煽惑中、哈，即可效库伦故智，土地人民，皆入俄国之势力范围，居心叵测28。”此六条为中国政府所拒绝，俄军遂长期赖在阿尔泰不走，直至1917年俄国爆发革命后，俄军才被驱逐出境。1919年，中国政府将阿尔泰地区并入新疆，改为阿山道。