1919年收复外蒙的西北边防军大约0.8万人，编为3个混成旅，配备了火炮、机枪等重武器。后来扩至4个混成旅，加上后方留守与新编部队总共达到了2万人。部队驻扎在河北省张家口市。

出征外蒙兵力以1个步兵旅+1个骑兵团为骨干，另配炮兵和工兵分队。

第1混成旅（褚其祥）驻库伦，核心作战部队。
第2混成旅（李如璋）驻张家口到库伦的交通线，保障后勤补给。
第3混成旅（张鼎勋/宋邦翰）部分留内地，部分入蒙协防。
直属骑兵团（高在田）、
炮兵营（刘文锦），机动与火力支援。

1919.年10月23日：徐树铮将军率主力约4千多人从张家口北进，12天占恰克图，切断俄蒙联系。10月29日，兵临库伦郊外{乌兰巴托}，阅兵示威，外蒙高层震动。11月就控制库伦周边要地，扣押哲布尊丹巴活佛，迫使外蒙撤销自治。

1919年12月–1920年6月：分兵收复乌里雅苏台、科布多、唐努乌梁海，外蒙全境重归我国。

1920年直皖战争爆发，皖系战败，徐树铮被撤职离蒙，主力回调内地，仅留约1000人驻守库伦。1921年，苏俄红军联合白俄恩琴入侵蒙古，民国驻军被迫撤离，外蒙再次脱离民国控制。