之后，袁世凯将陕军编为两个师（师长张云山、张钫）和四个独立旅，陈树藩所部被编为独立混成第四旅，陈树藩任旅长。此时张凤翙任陕西都督兼民政长，张钫任陕西陆军第二师师长，袁世凯对革命党人控制陕西很不甘心，他把陕军主力外调，1914年6月，袁世凯任命陆建章为陕西都督，控制了陕西。陆建章是安徽蒙城人、北洋武备学堂毕业，他心狠手毒，杀人如麻，有“陆屠户”之称。陆建章督陕，首先是要改编和吞并陕军，面对这种形势，陈树藩给陆建章及其子陆承武送去一批上等烟土和古玩珠宝，还和陆承武结拜为兄弟。这样，陕西两个师三个旅先后被裁减吞并，唯独陈树藩的第四旅得以保存。陈树藩由此依附陆建章保存了实力，但也引起陕西革命党人的强烈不满和指责，陈树藩一面为自己辩护，一面秘密收留一些被裁下来的民党官兵，掩护一些被陆建章追捕的民党人士，渐渐得到民党人士的谅解。但是，这样一来，陈树藩又受到陆建章的猜疑，陆建章密令陈树藩逮捕军中的反陆分子，陈树藩权衡得失，将王飞虎、郭坚等军官暗中放跑，然后谎报王等已潜逃，陆建章虽怀疑和不满，一时也无可奈何。

年，陆建章积极拥护袁世凯称帝，被封为一等伯爵，陕西人民对他十分痛恨年5月初陕西模范监狱犯人越狱，陆建章派军警沿途搜捕逃犯，就地正法，许多行人、乞丐亦被误杀，西安城内尸横街头，血水四流，惨不妒忌睹。陕西人民怒不可遏，发起了一场“反袁逐陆”运动，尤其是渭北各县，声势浩大。陈树藩当时任旅长兼陕南镇守使，陆建章命陈树藩率部由同州、蒲城向西，陆承武率“中坚团”由西安往北，两下夹攻，围剿渭北郭坚、曹世英等反陆“股匪”不料陈树藩倒戈一击，其部下胡景翼夜袭“中坚团”成功“中坚团”缴械投降，陆承武被活捉。不久，在胡景翼、郭坚等人的拥戴下，陈树藩于5月9日就任陕西护**总司令，宣布陕西独立。他任命胡景翼为左翼支队长，向西安以东地区挺进；委任郭坚为右翼支队长，向西安以西地区挺进；他则指挥其余部队向西安附近集中，对西安实行大包围。与此同时，陈树藩派人见陆建章，软硬兼施，陆建章见大势已去，只好答应和平解决，最后达成两项交易：陆建章向北京政府保荐陈树藩取代他出任陕西督军；陈树藩则负责释放陆承武，保护陆家生命财产安全，送出潼关。随后，陈树藩亲自护送陆承武回西安，又亲自护送陆家老少出潼关，但他等不及北京政府的委任，便于5月18日自任陕西督军，通电全国。不久，北京政府也发表陈树藩督理陕西军务的命令。这样，陈树藩初步掌握了陕西的军政大权。

月6日，袁世凯在全国人民的唾骂声中死去月7日，不料陈树藩即通电全国，取消陕西独立，吹捧袁世凯为“中华共戴之尊，民国不祧之祖”陈树藩的行为，即遭到于右任等陕西革命人士的斥责，然而，袁世凯的继任者段祺瑞对陈树藩却大加赞赏月10日，段祺瑞发出命令，委任陈树藩为将军府汉武将军，7月，正式任命陈树藩为陕西督军。自此，陈树藩和段祺瑞挂上关系，成为北洋军阀皖系军阀的得力干将年5月“府院之争”的结果，段祺瑞被黎元洪免职，陈树藩作为段祺瑞皖系的干将，当即通电宣布陕西独立，脱离中央，7月，陈树藩兼任陕西省省长，开始集陕西军政大权于一身。