革职后的倪嗣冲与袁世凯、段祺瑞保持着密切联系，后来武昌起义爆发，袁世凯再度被起用，袁世凯即密召段祺瑞、倪嗣冲等商议，借机进图安徽。倪嗣冲随后奉命自姜桂题的毅军中抽调数营，以“武卫右军行营左翼翼长”的名义率队进驻河南周口。袁世凯组阁后倪嗣冲官复原职，并帮办河南军务，随后袁世凯将北洋军第三镇的过山炮队一队、马队一队和第六镇的陆地炮队和骑兵队各一队划归倪嗣冲，命他兼安徽布政使，伺机入皖。1911年11月1日，安徽爆发了淮上军起义，倪嗣冲借机占领安徽颍上，随后攻占阜阳，并在城内进行了大屠杀。清廷因为倪嗣冲镇压革命党有功，赐予他头品顶戴、“额尔德穆巴图鲁”勇号，兼安徽清乡督办、办理豫边事宜。倪嗣冲则趁机在阜阳、豫东等地大肆招兵买马，将所部扩充到四十营之多。
倪嗣冲的崛起，一方面增强了皖系的实力，更为重要的是控制了安徽这个皖系真正意义上的大本营，随着军队中皖系将士的增加，皖系力量在北洋系的主导地位也随即得到提升。但是，倪嗣冲本人的性格又决定了他最终的败局，他性格粗鲁、残忍、奢侈，“素有武健严酷之名”，在他统治安徽的十年时间里，他所率领的“安武军”军纪败坏、为祸乡里，并且借兴办皖北水利之名横征暴敛，以骄横跋扈出名。虽然他的军队人多势众，但战斗力却平平，说白了就是空有架势，其实没有什么真本事。