一九一六年六月六日，袁世凱在全國人民的唾罵聲中死去。六月七日，陳樹藩即通電全國，取消陜西獨立，吹捧袁世凱為中華共戴之尊，民國不祧之祖。

段祺瑞對陳樹藩也大加贊賞。六月十日，段祺瑞發出命令，委任陳樹藩為將軍府漢武將軍，七月，正式任命陳樹藩為陜西督軍。自此，陳樹藩投向段祺瑞，成為北洋皖系的得力干將。

黎元洪繼任大總統后，提出各省軍民分治，任命老同盟會員、云南騰越人李根源為陜西省長，段祺瑞暗中授意陳樹藩發動陜人反對李根源赴陜。

先是指使旅京陜西同鄉會中的陜南老鄉請愿，反對李根源任省長；接著又操縱陜西省議會致函黎元洪，不歡迎李根源來陜。

兩計不成，李根源入陜就任省長之后，陳樹藩處處與李根源作對，并派親信監視李根源的行動。

一九一七年五月，段祺瑞被黎元洪免職，陳樹藩作為段祺瑞皖系的干將，當即通電宣布陜西獨立，脫離中央。

六月，陳樹藩將李根源趕出陜西。七月，段祺瑞平定了張勛復辟，再造共和，重新組閣，陳樹藩兼任陜西省省長，集陜西軍政大權于一身。

陳樹藩當上陜督之后，便積極扶植個人勢力，把同學、老鄉劉世瓏、曾繼賢、張寶麟、張飛生、張丹屏等提升為團長、旅長，而反袁護國立了大功的民黨人士胡景翼僅委以團長，高峻為副團長，曹世英部連正規軍也沒編上。

刀客出身的郭堅，因所部缺乏政治頭腦，易為利用，所以編為游擊營，后又改為警備軍，負責監視李根源。但警備軍統領郭堅受李根源感召，誠心擁戴李根源領導，使陳樹藩惱羞成怒，借討伐張勛為名，命郭堅率部出征。郭堅剛過黃河，陳樹藩即電請山西督軍閻錫山出兵堵剿，又命胡景翼、王飛虎截斷郭堅歸路。

王飛虎部下楊虎城深明大義，網開一面，使郭堅逃回陜西咸陽。陳樹藩將警衛軍副統領耿直提升為統領，令其率部圍殲郭堅。耿直與郭堅是患難之交，暗中夜入咸陽，面見郭堅，經過計議，決定郭堅敗走鳳翔，耿直回城后，再派人與渭北的高峻等聯系，協同行動，舉義反陳。

一九一七年十二月，陜西國民黨人士響應孫中山護法的號召，高峻首先在渭北白水宣布獨立，通電討陳。

陳樹藩大為震驚，急令胡景翼、王飛虎等率部前往圍攻。

警備軍統領耿直趁西安城空虛，準備舉事。后耿直聽取騎兵連長劉錫麟的建議，派出排長連安兒行刺陳樹藩，但行動稍有疏忽，被陳樹藩逃脫。

接著，耿直率六百人與陳軍三千之眾激戰一晝夜，然后退出西安，與郭堅所部會師鄠縣一帶。隨即召開軍事會議，成立陜西靖國軍總司令部，率軍圍攻西安，拉開了陜西驅陳運動的序幕。

為解燃眉之急，陳樹藩以陜西省省長為餌，引河南鎮嵩軍統領劉鎮華入陜，西安之圍方解除。但是，陜西靖國軍不僅沒有被消滅，反而越來越壯大，胡景翼也在三原起兵反陳。

為了增強實力，擴充軍隊，打擊靖國軍，保住督軍的地位，陳樹藩在陜西還干了件大壞事，就是在陜西大種鴉片以征款。一九一八年春開始，陳樹藩通過各縣縣長明令農民公開種煙，強令各縣按耕地面積的百分之五十交納煙款。

開放煙禁后，陳樹藩從中撈到了巨額款項，但給陜西人民帶來的痛苦和損失則無法估算。陜西的糧田逐年減少，從產糧區變成缺糧區，陜西吸食鴉片煙的人數達二、三成，造成了極大的危害。陜西人民對陳樹藩恨之入骨。

一九一八年六月，陜西靖國軍公請在上海辦報的革命元勛，三原籍人士于右任回陜主持西北革命大計。于乃偕王玉堂取道山西渡黃河，向北經宜川，抵達三原。一九一八年八月，于右任被推舉為陜西靖國軍總司令。