正當整個討袁戰(zhàn)線崩潰之際，南京于8月11日再次宣布獨立，重新舉起了討袁的大旗。
在此之前，袁世凱任馮國璋為第二軍軍長、江淮宣撫使，于7月24日率部自天津南下。袁命其沿鐵路進兵，速取臨淮；同時命張勛取道清江、揚州，由水路進取鎮(zhèn)江，與馮會攻南京?？墒?，由于鐵路遭南撤討袁軍破壞以及鎮(zhèn)、揚兩軍發(fā)生內訌等原因，他們的進軍速度大受影響。遲至8月11日，馮國璋前鋒施從濱一部才抵達浦口，張勛前鋒更于12日才到達南京郊外的龍?zhí)丁１M管袁世凱一再催促他們進兵南京，但也無法阻止南京的再次獨立了。
南京自取消獨立之后，軍政各界一再電請程德全、應德閎返寧收拾殘局。但程已無意從政，僅派杜淮川至寧出任第一師師長。杜威望不足，難以控制局面。當時，中上級軍官都已喪失斗志，只待北軍前來接洽。但第八師、第一師等部的下級軍官及士兵群眾，對取消獨立表示強烈不滿。袁命將南下，曾一再指令北軍“凡遇有自稱取消獨立之軍隊，必勒令繳械，給資遣散，誅其渠魁”^[1]。南京軍隊聽說后更加憤怒，遂紛紛集會，決心誓死抵抗。
激進的革命黨人何海鳴、韓恢，在各地討袁獨立運動掀起后曾赴蘇北活動，因無成效，回到鎮(zhèn)江，獲悉黃興出走，星夜赴寧圖謀補救。時詹大悲、戴季陶也到南京活動，但雙方缺少聯(lián)系。韓恢與第一師士兵有廣泛的聯(lián)系，即從運動該師著手。8月8日中午，何海鳴率百余人占領都督府，宣布“卷土重來，恢復獨立”^[2],自任江蘇討袁軍臨時總司令，推陳之驥為江蘇都督。何派代表往迎陳履任，陳初不應，旋派他的參謀首斌與何接洽。至晚，首斌又偕參謀長袁華選將何劫往八師司令部，由陳之驥宣布再次取消獨立。
鑒于軍情不穩(wěn)，陳之驥經(jīng)英國領事的聯(lián)系，偕憲兵司令茅乃封于8月10日渡江至其岳父馮國璋軍營，商談和平解決方法。是夜，第八師二十九團下級軍官和士兵群眾首先起義，擊斃企圖阻止起義的代理團長李浚，不久又與第一師官兵聯(lián)合起來，擁入第八師司令部，將何海鳴迎至小營二十九團團部，并宣布解散第八師司令部，以斷絕陳之驥的歸路。八師高級軍官紛紛逃跑，旅長王孝縝躲到船上電告陳之驥部隊嘩變，陳倉促趕回。11日下午，何海鳴宣布第三次獨立。陳之驥回寧，見大勢已去，便在日本領事館參贊護送下乘日本軍艦轉往上海，后赴日流亡。
戴季陶于何海鳴第一次宣布獨立時，又從上海趕到南京，旋因獨立失敗，本想重回上海，適再次獨立成功。二十九團派人把他接到團部，希望得到上海方面的支援。戴對何海鳴說：“予須回滬一次力籌之，此間事須以知兵之人為司令，鈕永建可承其乏，爾可退讓賢路也?！?sup>[3]但滬上名將均知難而退，并未一至南京，而從上海來的經(jīng)濟支援也十分有限。
8月13日，張勛到達龍?zhí)?。他以為可以“趁其內亂，速行進取”^[4],一面要求馮國璋自大勝關、三汊河渡江配合，一面令所屬部隊火速進攻，企圖一舉占領南京鎖鑰天保城。14日拂曉，張勛所部武衛(wèi)前軍不待馮部協(xié)同作戰(zhàn)，即偕江蘇第四師(師長徐寶珍，徐寶山之弟)突襲紫金山。由于駐守部隊叛變，張勛不戰(zhàn)而克。旋為城守部隊發(fā)覺，富貴山炮臺當即發(fā)炮反擊，第八師等部亦發(fā)起反攻，至中午奪回天保城，隨即在天保城架炮，轟擊紫金山。下午6時，張、徐兩軍不支，棄山而走。是役，據(jù)北軍戰(zhàn)后報告，徐軍被擊斃團、營、連長各一名，排長以下五十五名，旅長方更生重傷；張軍被擊斃管帶(營長)一名，傷管帶二名，死傷士兵無算。張勛第一天進攻即遭慘敗，銳氣頓挫。惜討袁軍有戰(zhàn)斗力的部隊不多，且無深通軍事的將校指揮，未能自雨花臺出奇兵抄襲張勛后路，圍殲敵軍。同日，投降北軍的張宗昌第三師一部偷渡長江，潛入下關，被守軍殲滅大半，殘部退入南京東北要地幕府山。16日，馮國璋曾命令渡江，但未能成功，僅第三師一部占領老虎山。同日，張勛佯攻雨花臺，突襲天保城，雖曾一度占領，但由于討袁軍主力第八師二十九團的反攻，旋即丟失。翌日，討袁軍乘勝收復紫金山。
在南京城內，新任第一師師長徐濤、第八師師長李可鈞、衛(wèi)戍團團長吳浩聯(lián)絡南京地方維持會，勾結北軍圖謀獻城叛變，取消獨立。16日下午，何海鳴衛(wèi)隊被衛(wèi)戍團擊散，何一度躲入金陵醫(yī)院。第八師二十九團、第一師第三團等部士兵得知消息后，十分憤怒，是日深夜，第八師士兵圍攻師部，鎮(zhèn)壓了李可鈞和徐濤，但攻擊衛(wèi)戍團時失利。翌日，吳浩仍出布告，取消獨立。一、八兩師士兵遂聯(lián)合擊潰衛(wèi)戍團，吳浩逃走。取消獨立的陰謀再一次為革命士兵所粉碎。
此后，張堯卿乘變亂自任為江蘇都督，何海鳴兼第八師師長，韓恢任第一師師長。但是，這一新的領導集團也缺乏威望。何海鳴是個浮躁文人，不懂軍事，不為軍人所信賴。連韓恢也說：“余等之舉何海鳴為總司令，不過兒戲而已。何為文人，彼豈知兵哉？”^[5]張堯卿則因謀鎮(zhèn)江獨立未成，轉入南京，在軍中并無基礎。實際上，南京重新獨立始終沒有一個堅強的領導集團。南京的戰(zhàn)斗，是以在天保城一線的第八師第二十九團和在雨花臺一線的第一師第三團為主的士兵群眾依靠高度的革命精神自覺進行的?！败婈犈e動，悉由兵士自為”^[6]。每當臨敵，士兵們無須軍官督促，歡欣鼓舞，勇往直前，幾乎人自為戰(zhàn)。他們一不謀官，二不為財，除第一師部分士兵紀律不良外，主力第八師始終保持著自覺的紀律，使戰(zhàn)時的南京保持著良好的治安。
19日，張勛再次對南京發(fā)起猛烈攻擊，重占天保城，并先后三次向太平門、洪武門一線發(fā)動進攻，一度攻入太平門，但遭城內討袁軍的堵截，被迫退回。20日晨，第八師二十九團、三十二團及炸彈隊等部向天保城發(fā)起反攻，再次予以收復，但翌日下午，終因寡不敵眾，復為張勛所占。這時，退至蕪湖的安徽討袁軍總司令柏文蔚，應南京方面的邀請，于8月19日率衛(wèi)隊一營及憲兵共約一千多人到達南京，給血戰(zhàn)中的南京軍民以很大的鼓舞。柏文蔚當即被推舉為江蘇都督兼第八師師長，領導南京的討袁戰(zhàn)爭。21日晚，在柏文蔚指揮下，討袁軍向天保城發(fā)動反攻，但未能攻下，終使南京城失去了屏障。天保城的爭奪戰(zhàn)凡五得五失，討袁軍給予張勛所部以嚴重的殺傷，表現(xiàn)了高度的英雄氣概。
當張勛和討袁軍血戰(zhàn)的時候，馮國璋一直在隔江觀火。22日，馮國璋看到張勛已確實占領天保城，才命令第二師和第五師于翌晨分別向神策門、太平門發(fā)起攻擊。但是，馮又指示：“本軍首天攻擊，早遲必定成功，無須太為著急?！?sup>[7]顯然，他是要讓張勛去火中取栗。24日，袁世凱擔心南京久攻不下，他處再起，訓令海軍總長劉冠雄“會合海陸各軍迅速蕩平，切勿延緩，致牽動大局。陸軍大隊尚未渡江，望劉使(時劉任南洋巡閱使)速設法護渡”^[8]。是日，雷震春(時任第七師師長)率部由上海開抵鎮(zhèn)江登陸，海軍進駐南京下游卸甲甸，準備掩護馮軍渡江。
正當北軍圍攻之際，南京城內領導集團又起糾紛。第一師師長韓恢因不受該師官兵歡迎，轉任第三軍軍長(新募之兵，徒有虛名),而張堯卿則對柏文蔚占去都督一職表示不滿。柏文蔚見何海鳴不得人望，內部矛盾重重，強敵壓境，前途無望，留書何海鳴，欲帶第八師出走。八師官兵堅決反對，柏的衛(wèi)隊多數(shù)也不愿隨行。結果，柏文蔚于8月25日僅率少數(shù)人出水西門離開南京，中途為北軍擊散，僅與祁耿寰化裝工人，逃往上海，轉赴日本亡命。于是，何海鳴又兼任江蘇都督、第八師師長等職，全權指揮。何海鳴在南京的堅持，畢竟起了協(xié)調和維系軍心的作用。
25日夜，海軍海琛、應瑞、楚有三艦暗渡上游，直抵大勝關，不僅截斷了南京與蕪湖的聯(lián)系，且利用艦隊炮火助陸軍攻城，并協(xié)助北洋第四師等部自上游渡江。26日，北軍全力攻城。張勛馬隊突入朝陽門，張宗昌第三師一部攻入神策門。張勛狂喜，電京告捷。但是，張勛馬隊一入城即遭到預設坑道的阻攔，被守軍全部殲滅。張宗昌部也遭到城墻兩側火力封鎖，被迫退出城外。僅第五師按兵不動，未遭損失。此次失敗后，馮國璋嚴飭南岸各部約會海軍，聯(lián)合張軍協(xié)同進攻，再也不敢輕率冒進了。28日晨，第八師二十九團約一百多人，出敵不意，由儀鳳門出擊，占領寶塔橋，直沖至幕府山下江岸處，距第三師司令部僅四五百米。敵死力抵抗，傷亡達四十余名，司令部被迫后撤。
恰在這時，上游又傳來蕪湖失守的不利消息。8月26日，湯薌銘率長江上游水師攻克蕪湖上游要地荻港。翌日，蕪湖下游要地東梁山亦為廬州夏永倫部襲占。28日，倪嗣沖部統(tǒng)領王治國、安徽第一旅旅長顧琢塘會合海軍進攻蕪湖，龔振鵬棄城出走。至此，南京完全陷于孤立。
29日，北軍完成了對南京城的全面包圍。張勛、徐寶山部攻朝陽門，第三師攻神策門，第五師攻太平門，雷震春第七師及楊善德第四師一部協(xié)攻雨花臺，四師另一部扼守通向蕪湖及秣陵關的要道，海軍控制江面，南京的形勢頓時險惡起來。于是，南京商界通過英國醫(yī)生馬林向何海鳴交涉，表示愿意出錢請討袁軍和平讓城。何海鳴拿了商會的錢，向部隊發(fā)了一次餉。但第八師士兵群眾堅決反對和平讓城，決心死戰(zhàn)到底。作了讓城準備的各部，也只得各回原防。30日，何海鳴召開軍事會議，準備以攻為守。他計劃以第一師出雨花臺，攻擊紫金山；新編第五師出朝陽門，接應合攻；第八師出太平門，突擊天保城；新編第六師出儀鳳門，攻幕府山。可是第一師遲遲沒有行動，既打亂了出擊計劃，也打亂了守城部署。
31日晨，北軍發(fā)起了總攻擊，討袁軍各部均為攻城敵軍壓制。9月1日晨，討袁軍衛(wèi)隊團長叛變，張勛所部乘機猛攻，用地雷轟開太平門、朝陽門間城垣，蜂擁而入。中午，敵第三師攻入神策門，第五師攻入太平門，徐寶山部也由通濟門擁入。何海鳴、韓恢率討袁軍在鐘鼓樓、內橋、鴿子橋一線進行巷戰(zhàn)，終因敵我力量懸殊，一部由清涼山撤出城外，一部退守雨花臺。下關及獅子山炮臺也相繼失守。9月2日晨，何海鳴率衛(wèi)隊及第一師第三團、第八師二十九團殘部，在雨花臺進行了最后一戰(zhàn)，傷亡殆盡，隊伍潰散。何海鳴與少數(shù)親隨躲于草叢中，后潛至武定橋下乘小船逃走。
北軍入城之后，已經(jīng)無意掃清殘敵，他們按照事先大掠三日的許諾，各部劃分地盤，肆意進行搶劫。馮國璋部一把火把繁華的下關燒為灰燼，穿藍大褂、拖長辮子的張勛所部士兵，更是到處燒殺淫掠，無惡不作。南京“被劫一空，雖家具什物，亦搬運全盡。各等人民皆體無完衣，家無一餐之糧”^[9]。在中國近代史上，雄偉壯麗的南京城，又一次遭到了浩劫！
南京保衛(wèi)戰(zhàn)盡管失敗了，南京革命英雄們的光輝業(yè)績，在國內外正義人士中留下了不可磨滅的印象。英國醫(yī)生馬林后來在上海向人們熱烈贊揚說：“第八師兵士實為今此革命之特色(第八師中尤以第二十九團為最優(yōu)),足以當英雄之名而無愧，故彼等之聲譽，當永留于中國之歷史?！?sup>[10]士兵群眾頑強奮戰(zhàn)的革命精神，同資產階級革命領導人軟弱、消沉的精神狀態(tài)，形成了鮮明的對比。南京保衛(wèi)戰(zhàn)為二次革命譜下了最光榮的一章。
南京的陷落，是二次革命最后失敗的標志。但從全國來說，作為二次革命尾聲的四川戰(zhàn)線卻還在激戰(zhàn)。
早在重慶宣布獨立以前，四川討袁軍就以龍光為第一支隊長，進駐永川，準備進攻瀘州。獨立宣布后，即分兵兩支，一支由呂超率領，向隆昌進攻；主力自王坪向立石站、寒坡場進擊。討袁軍又以余際唐率部進攻合江一線，配合進攻瀘州。對重慶北面，則以防御為主。
成都方面，胡景伊部將、四川第一師師長周駿駐守瀘州。胡于重慶宣布獨立后，令王陵基將所部模范團及四川第二、三師編組為一支隊，由北路進攻重慶；令四川第四師師長劉存厚編組一支隊沿江東下。8月12日，袁世凱命令鄂督黎元洪、陜督張鳳翙、滇督蔡鍔、黔督唐繼堯“酌撥勁旅，會合兜剿”^[11]。四都督遵令撥隊援川。
戰(zhàn)斗開始后，兩軍在隆昌、立石站—寒坡場相持不下，互有進退，討袁軍難以進展。8月14日，川軍周駿所部左縱隊即第一師第一團的營長梁渡、賀重熙、吳行光在隆昌前線擊斃團長吳成禮，響應討袁。28日，梁渡率部配合呂超夜襲瀘州，直逼龍透關。周駿率部死守，岌岌可危。血戰(zhàn)兩晝夜，討袁軍屢攻不克。9月7日，討袁軍又四面攻瀘。周駿在五峰頂督戰(zhàn)，兩軍在瀘州前方數(shù)里之草店子、半壁關、黃角村一帶鏖戰(zhàn)一日，討袁軍傷亡嚴重，攻勢頓挫。
這時，川軍第四師于9月8日進占資中，9月10日攻克內江。北路王陵基支隊一路攻占南充、定遠，于9月10日占領渝北門戶合川。南路援川黔軍由旅長黃毓成率領占領綦江，兵逼重慶。滇軍由劉云峰率一旅之眾入川，進至宜賓。陜軍由張鈁率一師之眾兵臨夔州。于是，余際唐、呂超率部還救重慶。但熊克武已于9月11日離渝出走。12日，黔軍占領重慶。討袁軍殘部陸續(xù)潰散。四川討袁軍失敗，整個二次革命戰(zhàn)爭完全沉寂。