1919年，德國戰敗，中國的參戰軍被改為西北邊防軍，徐樹錚任西北籌邊使兼西北邊防軍總司令，為徹底解決外蒙問題作準備。2月，徐樹錚派出一個旅的兵力，在大青山北進行軍事演習，並從西北邊防軍中選拔精銳積極備戰，1919年10月，徐樹錚率領中國東北邊防軍第一師，計步兵二旅，騎兵一團，揮師出塞，向庫倫進發，拉開了中國軍隊收復外蒙的戰幕。
徐樹錚是典型的中國謀略型將領，外蒙古地域遼闊，中國軍隊實際上兵力不足，且軍械皆購置國外，徐定謀於“柔不可守“，“弱者示以強”，虛張聲勢，效仿孔明增灶，一路上旌旗招展、大肆張揚，自謂作左宗棠收復新疆之第二，直取庫侖。11月，徐樹錚將軍的部隊開進了烏蘭巴托，外蒙王公俯首稱臣。局勢初定，徐樹錚毫不手軟，隨即命令陳毅返回內地，否定《六十三條》，把外蒙古偽政權的“內閣總理”巴德瑪多爾濟請到了自己的司令部，對“哲布尊丹巴”加以軟禁。在威風凜凜的中國軍隊面前，外蒙古偽政權的高官們頓時沒了威風。並召陳毅回京，全面否定《中俄宣告》。在外蒙古撤消自治已具備相當有利的客觀條件之前提下，徐樹錚抓住有利契機，經過深思熟慮的準備，運用正確的策略方針，把握和推動時局，迅速和平地完成了撤治使命。
1919年11月17日，歷史永遠記住這一天，外蒙古正式呈請民國政府“情願撤消自治”上書中華民國大總統徐世昌，呈請廢除中俄蒙一切條約與協定，蒙古全境歸還中國。11月22日以《中國大總統公告》下令取消外蒙古自治，恢復舊制。同時取消《中俄宣告》和《恰克圖協定》，北京政府在庫倫設立“中華民國西北籌邊使公署”，由徐樹錚部在外蒙古駐防。徐樹錚情緒激昂，當即在庫侖寫了一首《念奴嬌·笳》：
“砉然長嘯，帶邊氣，孤奏荒茫無拍。坐起徘徊，聲過處，愁數南冠晨夕。夜月吹寒，疏風破曉，斷夢休重覓。雄雞遙動，此時天下將白。遙想中夜哀歌，唾壺敲缺，剩怨填胸臆。空外流音，才睡濃，胡遽烏烏驚逼。商婦琵琶，陽陶觱篥，萬感真橫集。琱戈推枕，問君今日何日?”
南方孫中山護法軍政府亦致電慶賀，孫中山對徐樹錚收復外蒙古作出了極高的評價：“比得來電，諗知外蒙迴心內向。吾國久無班超傅介子其人，執事於旬日間建此奇功，以方古人，未知孰愈?外蒙糾紛，亦既七年，一旦歸復，重見五族共和之盛，此宜舉國歡欣鼓舞者也。徐收回蒙古，功實過於傅介子、陳湯，公論自不可沒！”
蒙古全境重歸祖國，尤其是唐努烏梁海，早已被沙俄侵佔，也在這時迴歸祖國懷抱，中國的版圖在辛亥革命後達到最大的頂點！徐同時向當時的總理段琪瑞和南方革命政府孫中山先生髮電述職，孫中山先生收到來電後異常喜悅，並連忙回電慶賀他的大功。外蒙古的迴歸，不僅打擊了民族分裂勢力，保證了中華民國的領土完整與主權統一。外蒙古及唐努烏梁海的迴歸祖國，是當年中國人民最喜慶的大事! 徐樹錚在外蒙古做了許多有益的事，對外蒙古的政治穩定、經濟文化的恢復和發展均產生了一定的促進作用。如引種蔬菜、修建公路、開辦邊業銀行、創刊日報、登出外蒙官府欠中央政府的舊債、加強中華文化教育等等
北洋政府用鐵腕政策迫使外蒙古放棄自治，外蒙古重新徹底回到了祖國的懷抱。但是，這種毫不留情的鐵腕政策卻使中國失去了外蒙古上層王公的人心，為蒙古後來的分離埋下了禍根。
