表面上的和气，解决不了深层的矛盾和恩怨，黎元洪和袁世凯应该是在私下策划了什么。因为很快，袁世凯再次发来电报邀请张振武赴京。
袁世凯很认真地对张振武说，正准备商谈研究蒙古屯垦事宜，怎么就走了？请张振武到京，共商大计。
张振武再一次信以为真，带着方维和三十多名兄弟赴京。走时，黎元洪临行还给带了四千元，做为路资。
张振武很满意，可他哪里知道，他们一行四十余人前脚刚到北京，黎元洪给袁世凯的电报后脚就到了。
“张振武以小学教员赞同革命，起义以后充当军务司副司长，虽为有功，乃怙权结党，桀骜自恣。赴沪购枪，吞蚀巨款……元洪爱既不能，忍又不敢，伏乞将张振武立予正法，其随行方维系属同恶共济，并乞一律处决……”。
无论如何，正值与南方革命党的蜜月期。袁世凯对革命党肯定没好感，但杀武昌首义的大功臣，袁世凯还是要慎重考虑的。
便回电说“原电蛊惑军士，勾结土匪，破坏共和，昌谋不轨等，近于空言，似不得为罪状”，要求黎元洪补充说明，确认黎元洪所说情况是否属实。
黎元洪实在是迫不及待，当即再度回电，说明“张不独为全鄂之害，实为天下之害”，同时还派了饶汉祥等人，快车进京，面见袁世凯，“告袁以鄂军队俱已布置妥协，万无他虞，请即日行刑”。
袁世凯见黎元洪已做好准备，于是在一九一二年八月十五日发布军令处决张振武。
一九一二年八月十四日，张振武在德昌饭店宴请同盟会和共和党要人，希望“消除党见，共维大局”。
八月十五日晚上，为增进南北感情，他在六国饭店宴请北洋将领姜桂题、段芝贵。酒席散后，张振武与冯嗣鸿、时功玖分乘三辆马车回旅杜。
途经正阳门时，潜伏的军警突起拦截。按照袁世凯的军令，将张振武捆绑起来，押解西单牌楼玉皇阁京畿军政执法处。
临刑前，张振武还抱一线希望，要求公开审判，根据罪名定刑，“岂可凭空杀人”。
负责监刑的执法处长陆建章晃着袁世凯的命令，“大总统军令上只有‘立予正法’，并未命令审讯。”说完头也不回地走了。
张振武怒道“不料共和国如此黑暗！”
一九一二年八月月十六日凌晨一时，张振武在执法处被绑于木桩上，其腿、肩、脑、腹、胸等处共中六枪，“死时腹裂肠出”。当晚，张振武的亲信、湖北“将校团”团长方维也在旅馆被捕，随即枪决。
这就是震撼民国的“张振武案”。
张振武案发后的第三天，参议院中以张伯烈为首的20名共和党议员提出了《质问枪杀武昌起义首领张振武案》，指责副总统以非罪要求杀人、大总统以命令擅改法律、违背约法。
报界纷纷发表评论，指责此案与民主法制相悖。于右任主办的《民立报》认为，“共和国家全赖法治，惟法律乃能生杀人，命令不能生杀人；惟司法官乃能执法律以生杀人，大总统不能出命令以生杀人。今以民国首功之人，大总统、副总统乃口衔刑宪，意为生杀！”