光绪二十一年，袁世凯接替胡燏棻，在小站督练新建陆军。他在原10营近5000人的“定武军”基础上，又增募新兵2000多人，聘请了更多的德国教官，采取近代德国陆军制度，组建步、马、炮、工、辎等兵种，全部采用外国新式武器装备，并制定新的营规营制、饷章、操典。
袁世凯在小站设立了“新建陆军督练处”，为了提高兵士的素质，袁世凯还建立了步队、马队和炮队等随营学堂和德文学堂，统称“行营武备学堂”。民国共有5位总统、9位总理、30位督军都是出自在小站练兵时的武备学堂。
军事装备训练方面，袁世凯极力采用资本主义的先进技术。在选拔将领方面，仍因袭湘淮军阀的旧习，“兵为将有”，专门培植依属于自己的势力，奠定了袁世凯一生事业的基础，最后形成军阀集团。
北洋军阀集团是清末民初由天津产生和发展起来的一个武装集团，这个集团曾经影响中国政局10多年，对近代中国历史的发展影响巨大。
袁世凯非常注重扩充自己的干部队伍，只要得遇人才，就想方设法招入麾下。袁世凯这个人，用人很有手段。只要是人才，一定重用，哪怕你曾经反对我。跟了袁世凯，信奉他的一套理念，好好干，他必然不会亏待。
1896年初，袁世凯从正兵中考取识字者234人，80人学步兵，80人学炮兵，24人学骑兵，50人学德文，各学堂均聘请德国军官担任总教习，学期两年，毕业后，学德文者派往德国留学，其他学员分派各营任下级军官。
袁世凯每月从自己的薪金中拿出三分之一（200两）奖励学员，还选送优秀学员去日本军校留学，为后来的北洋新军培养出很多中高级军官。在小站练兵期间脱颖而出的人才，名声最响的自然是北洋三杰，他们都先后成为袁世凯的亲信和得力干将。
小站练兵把军队分为常备兵、续备兵和后备兵三种。服现役的称为常备兵，当差三年，支给全饷。三年后退伍回家，列为续备兵，月支饷银一两。又三年退为后备兵，月饷减半。平时在家各就各业，冬季调操一个月，仍给全饷。
后备兵四年期满，退为平民。遇有战事，得征调续备兵、后备兵入伍。把军队区分为现役和预备役，也是从外国学来并首次在中国实行的。
常备兵的编制，开始分左右两镇，以两镇（相当于后来的师）为一军，每镇辖部队二协（旅）、马队一标（团）、炮队一标、工程队一营、辎重队一营。
营下为队（连）、队下为排、排下为棚（班），全镇共一万二千五百一十二名。这种编制是效仿当时外国师团制度制定的，只是人数略有减少。
从在小站训练新建陆军，到任职山东巡抚时期扩编武卫右军，再到任职直隶总督时期编练北洋六镇，袁世凯用十年时间完成了军制改革的使命，可以说，他是中国新式陆军的缔造者。
小站练兵，揭开了清军编练近代化的序幕，在中国近代军制史上是一个重大的转折。
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