1915年12月25日，蔡鍔、唐繼堯、李烈鈞等人為反對洪憲帝制，領導云南、貴州等省軍民討伐袁世凱的戰爭。因其所組織的軍隊名護國軍，所以稱護國戰爭。1915年起，袁世凱加緊推行帝制復辟計劃。5月，他不顧全國人民反對，接受除第五項以外的日本“二十一條”要求(見中日“二十一條”交涉)。以換取日本對帝制的支持。8月，策動楊度等人組織籌安會，公開鼓吹帝制。10月，命令組織“國民代表大會”，進行國體投票。12月，公然宣布承認帝位，下令改民國五年為“洪憲元年”，準備次年元旦正式登基。袁世凱復辟帝制的活動，激起了全國人民，包括資產階級各派政治勢力的堅決反對。孫中山自1913年二次革命失敗后，即組織中華革命黨，繼續從事反袁武裝斗爭護國戰爭。黃興和一部分未參加中華革命黨，另組歐事研究會的革命黨人，自袁世凱帝制活動公開化后，也放棄“停止革命”的錯誤政策，重新舉起反袁旗幟。原進步黨領袖梁啟超及其學生蔡鍔，為了不致落為“牛后”，也走上了反袁道路，并在云南護國起義中發揮了主要的組織和領導作用。

籌安會出籠后的第二天，蔡鍔趕到天津，與梁啟超秘密商定：由梁作篇文章，表明反對帝制的態度，蔡則偽裝擁護帝制，麻痹袁世凱，以便逃出北京。隨后，梁啟超寫成《異哉所謂國體問題者》一文，于9月3日公諸報端;蔡鍔一面回北京召集軍界要人舉行贊成帝制簽名活動，一面密電云南將軍唐繼堯等速作反袁準備，并派專人送信給遠在美國的黃興，報告他準備回云南發難，請予協助。11月中旬，蔡鍔以赴日治病為名離開京津。12月19日，經日本、上海、香港、河內，秘密回到昆明，與唐繼堯以及早兩天到達這里的李烈鈞會合。

22日，唐繼堯召開軍事會議，與會者一致贊同蔡鍔所提立即興師討袁的主張。23日，唐繼堯等向袁世凱發出最后通牒，要求取消帝制，懲辦元兇，限25日上午10時以前答復。25日，袁世凱拒不答復，唐繼堯、蔡鍔等通電全國，宣布云南獨立，按照民國元年舊制恢復都督府，以唐繼堯為都督。又將云南陸軍編成護國軍第一、二、三軍，由蔡鍔、李烈鈞分任第一、二軍總司令，統兵出征;唐繼堯兼任第三軍總司令，留守云南，護國戰爭正式爆發。

護國軍以奪取四川為首要目標。1916年 1月，蔡鍔親率護國第一軍向四川進發。1月下旬至3月下旬，在川南與優勢袁軍展開激戰，相繼攻占敘州(今宜賓市)、江安、南溪、納溪等地。此外，護國軍還先后開辟了湘西和滇桂邊兩個戰場。1月27日，貴州響應云南獨立后，一面北援蔡鍔攻川，一面東進湘西，占領晃州、芷江、麻陽等地。2月21日，李烈鈞率護國第二軍進軍廣西，先后收復皈朝、剝隘、龍潭等要地，并在友軍配合下，于廣西百色迫使從廣西進犯云南的袁軍繳械投降。3月15日，陸榮廷宣布廣西響應云南獨立，護國戰爭達到高潮。

袁世凱見大勢已去，被迫于3月22日宣布取消帝制，命四川將軍陳宦與蔡鍔談判議和，妄圖退保總統地位。但護國軍堅持袁不退位，無調停可言。4月6日和12日，廣東、浙江先后宣布獨立。5月8日，獨立各省在廣東肇慶成立中華民國軍務院，否認袁世凱政府的合法地位。袁世凱內部又分崩離析，段祺瑞、馮國璋拒絕合作，陜西、四川、湖南紛紛宣布獨立。6月6日，袁世凱在恐懼和怨恨中死去。【29日，繼任大總統黎元洪宣布恢復《中華民國臨時約法》和國會。7月14日，唐繼堯通電撤銷軍務院，護國戰爭宣告結束。

護國戰爭推翻了洪憲帝制，埋葬了袁世凱，具有革命進步意義。但是，代之而起的是北洋軍閥段祺瑞的專制統治，資產階級民主革命的任務遠沒有完成。