一、雲南武裝討袁的醞釀和發動
雲南地處西南邊陲，和越南、老撾、緬甸接壤，歷史上屢受英法殖民者的侵凌，是愛國運動發展較早並受辛亥革命影響較深的省份之一。「二次革命」失敗後，東南各省相繼為袁世凱的勢力所佔據，唯有西南之雲南、貴州、廣西等少數省份，尚未被袁全面控制，在軍政界仍保留著較多的革命力量，尤其在滇軍中保留著一批擁護民主共和的中下級軍官，因而有較好的群眾基矗
當袁世凱的走卒緊鑼密鼓，為復辟帝制大造輿論的時候，就引起滇軍中一些參加過辛亥革命的中下級軍官如羅佩金、趙又新、鄧泰中、楊蓁、黃毓成、董鴻勳等的強烈義憤。他們秘密商議，堅決反對帝制。1915年8月，與孫中山關係密切的革命黨人呂志伊等也積極活動，鼓動討袁。雲南將軍唐繼堯１開始時態度暖昧，意存觀望，後來受到廣大中下級軍官的敦促和梁啟超、蔡鍔的鼓動，反對帝制的態度日趨明朗。袁世凱的御用工具「籌安會」成立後，雲南的部分中高級軍官多次舉行秘密會議，商討對待帝制的態度和對策。在1915年9月11日召開的團以上軍官秘密會議上，一致贊同反對帝制。並議決下列三事：積極提倡部下愛國精神；整理武裝，準備作戰；嚴守秘密。在10月7日的會議上，鑒於袁世凱實行帝制日益明顯，遂商討了起義的時機問題。當時決定，在中部各省中有一省響應、黔桂川三省中有一省響應、海外華僑或民黨接濟餉糈，這三個條件中具備一個條件時，即舉行起義。如以上三個條件均不具備，則雲南為爭國民人格計，亦孤注一擲，宣告獨立。會後，派李宗黃、劉雲峰、趙伸等前往江蘇、廣西、四川、湖南諸省聯絡討袁。在11月3日的會議上，推舉羅佩金擬製作戰計劃，同時確定了擴充軍隊、籌備軍械的辦法。擴充軍隊的辦法為召集退伍士兵和閒散軍官，編練警衛兩團，招添講武堂學員，添練新兵，補充各團營缺額。籌備軍械的辦法，除派人赴日本購買萬餘槍支外，組織人力修配庫存槍械；令兵工廠趕造槍炮子彈；令各縣將所存之快槍全部集中到省，修配備用。除以上兩項外，還決定設立籌餉總局，負責辦理籌餉事宜。
此外，為控制入川要道，還確定由鄧泰中、楊蓁率兩支隊伍，以「剿匪」為名，於12月提前向川邊進發。至此，雲南的討袁戰爭，已經作好了初步準備。
12月19日，蔡鍔秘密地由北京取道日本、香港，經越南抵達昆明。先期從國外秘密抵達昆明者，還有李烈鈞、熊克武、方聲濤等革命黨人。這樣，無論是進步黨、中華革命黨，還是歐事研究會、西南地方實力派，都有代表彙集雲南，形成了反袁統一陣線。特別是蔡鍔、李烈鈞等人抵滇，對於加強武裝討袁的領導力量和加速護國戰爭的發動，起了重要作用。
蔡鍔向唐繼堯介紹了全國日益發展的反袁形勢及袁世凱政權的內部矛盾，更加增強了唐繼堯等人的討袁信心。12月21日，唐繼堯、蔡鍔、李烈鈞、羅佩金、方聲濤等舉行秘密會議，共商討袁大計。會上，蔡鍔宣讀了梁啟超從南京轉來的電報，其大意為「外交緊急，袁將賣國，請即發動，是首義之期，不宜在遠」１。與會者誤認為梁啟超已在南京，馮國璋已同情起義，可以居中策應，於是決定提前宣佈獨立。當即議定，先致電袁世凱，令其取消帝制，殺楊度等十三人以謝天下，否則，「即以武力求最後之解決」。會議還議定了組織臨時政府以及各種軍事計劃。
12月22日，唐繼堯又召集外來同志、本省上校以上軍官及各機關長官三十九人，歃血為盟，共同宣誓興師討袁１。
23日，按議定計劃，以唐繼堯和巡按使任可澄的名義致電袁世凱，要他取消帝制，懲辦禍首，並限24日上午10時前答覆。袁逾期未復。25日，唐繼堯、蔡鍔、李烈鈞等召集各界集
會，宣佈雲南獨立，成立護國軍２，武裝討袁，並聯名通電全國。會上群情激奮，歡聲雷動。昆明市民自動張貼「擁護共和萬歲」的標語，遍懸國旗，並爭納捐款，雲南舉義，得到全國各地響應，迅速掀起了反袁熱潮。海外華僑也積極匯款支援。
二、護國軍的戰略設想和作戰編成
雲南宣佈獨立後，唐繼堯、蔡鍔等決定仿照辛亥革命的辦法，設都督府為全省最高軍政領導機關，並推舉唐繼堯為都督。
起義的領導者認為，雲南之西、南兩面與鄰國接壤，東、北兩面與川、黔、桂毗連，要討袁護國，應以雲南為根本，向川、黔、桂三路出師，以震撼全國。其基本戰略設想是：一路由雲南入四川，以一支部隊出敘州（今宜賓市）、瀘州，進據重慶、夔州（今奉節），直下宜昌、武漢，另一支部隊出寧遠（今西昌），過成都，越岷州（今甘肅岷縣）、洮水，趨甘肅、陝西，進據西北。
另一路由雲南入廣西，駐師梧州，然後以一支部隊東下廣州，北出震動江左，東出進據閩浙，另一支部隊由梧州向桂林，逾衡陽、永州（今湖南零陵），浮湘直下，取長沙、岳陽，震動武漢。
第三路由雲南入貴州，直抵湖南辰（溪）、沅（陵）地區，然後以一支部隊經新化取長沙，北上岳陽，逾洞庭，迫武昌，另一支部隊下沅水，取常德，北扼虎渡，規荊州以指襄陽。
進軍分為三個階段：第一步首先進佔黔、桂、川三省；第二步進而抵達武漢、閩浙、陝甘；第三步，以閩浙方向取守勢，以陝甘之兵相機威逼袁軍右側，以武漢方向之主力大舉北向，直搗袁逆巢穴。１
上述戰略設想，固然反映了起義將領們氣吞山河的宏圖大志，但以雲南一隅之地和十分有限的兵力，要實現這樣大的戰略目標，顯然帶有相當的冒險成分和不切實際的空想。
護國起義之前，雲南駐軍計有兩師一混成旅，連同駐防各地的警備部隊，總兵力不足一萬五千人１。護國軍領導者根據上述設想，將原有部隊擴編成三個軍（編製序列見附表一）：以蔡鍔為第一軍總司令，率三個梯團１入川，擬在分取敘州、滬州後，進攻重慶；以李烈鈞為第二軍總司令，率兩個梯團入桂，擬直趨南寧，會合桂軍後，分進湘、粵；唐繼堯兼任第三軍總司令，遣兵出黔、湘、取武漢。唐先派徐進為先遣縱隊長，同戴戡等入黔發動起義；繼派趙鍾奇率一個梯團入黔，擬會合黔軍，直取湘西辰溪、沅陵；又派李友勳率一支隊出會理、寧遠（今西昌），相機進取成都；此外，尚編組一挺進軍，由黃毓成統率，擬直趨辰、沅，取常德，游擊於武漢、荊襄一帶。另委原國民黨員熊克武為四川義勇隊總司令，程潛為湖南招撫使，分別回川、湘兩省集合討袁武裝，開闢敵後戰常
第一軍是護國軍的主力，每支隊配有山炮二至四門，機關鎗二至四挺，槍支多為德國造１，全軍共有官兵六千餘人，部隊一般都經過嚴格訓練，戰鬥力較強。其餘兩軍的官兵質量和武器裝備均差於第一軍。
護國軍多路出兵，原有兵力已不敷分配，為適應作戰需要，遂實行緊急擴軍。其辦法是：以蒙自道尹兼護國軍第二軍參謀長何國鈞為義勇軍司令官，募集當地義勇約四千人，隨第二軍行動；派馬文仲等募集游擊隊七營，負責省區防務；派馬為麟在省城設立徵兵事務所，規定徵兵區域，選派幹員分赴各縣督辦，除召集退伍士兵外，還募集識字壯丁，帶回省城編練；集合各縣的保安團、保商團進行正規訓練，補充作戰部隊。由於滇省人民認識到護國討袁系正義之戰，均「志切請纓」，踴躍參軍。在很短的時間內，滇省正規部隊由原來的兩師一混成旅（共十二個團）擴充到三十六個團，約二萬二千餘人１，使三個軍的兵力得以充實。
隨著軍隊的擴充，軍費開支急劇增加，這對於地瘠人稀的雲南來說，是個嚴重的問題。都督府決定採取以下籌餉措施：向省內各機關提借存款；裁併閒冗機關，停辦中學以上學校，將其所有款項移助軍費；將原撥付中央的鹽稅協款全部截留；設立籌餉局，動員各縣殷富紳士捐款，並規定各縣應捐數額。通過以上措施，共籌款二百七十多萬元。另外，派呂志伊、龔振鵬等前往香港、越南、緬甸及南洋一帶向華僑募捐，共得十二萬八千餘元。至1916年初，加上雲南中國銀行所存銀幣二百萬元，共籌款近五百萬元，初步解決了軍費的困難。因此，部隊出發時，給每個士兵預發三個月薪餉１，官佐按級留薪一半，由其家眷按月到軍需局領齲這樣，官兵無後顧之憂，參戰部隊「皆意氣奮揚，有不斬樓蘭不生還之概」，２士氣大大超過北洋軍。
三、袁軍的攻滇方略和兵力部署
袁世凱鎮壓「二次革命」之後，派大批北洋軍南下，控制各戰略要地：曹錕的第三師進駐湖南嶽陽，王占元的第二師進駐湖北武漢，李純的第六師進駐江西，楊善德的第四師、盧永祥的第十師進駐淞滬一帶。同時，袁又在北方大規模擴軍。護國戰爭爆發前，袁世凱直接控制的軍隊３，已由原來的七個師兩個混成旅，猛增至十二個師三十二個混成旅、團１，若加上姜桂題的毅軍、張勳的定武軍、倪嗣沖的安武軍和龍濟光的振武軍，總兵力達三十八萬餘人。袁還擁有三十九艘艦隻的海軍和八個較大的兵工廠。袁世凱依靠這架反動戰爭機器，自以為對雲南的護國起義，「無論何時，均有完全對付之力」１。
雲南宣佈獨立後，袁世凱下令褫奪唐繼堯、任可澄和蔡鍔的職爵，同時密令駐岳陽的第三師師長曹錕、駐南苑的第七師師長張敬堯和駐江西的第六師師長馬繼增，立即率部分別向四川、湘西開進，準備對滇作戰。1916年1月5日，袁又飭令靠近雲南各省的將軍、巡按使「一體嚴籌防剿，毋稍疏忽，並派虎威將軍曹錕督率各師，扼要進扎，聽候調用」２。接著，袁在新華宮豐澤園組織「征滇臨時軍務處」，親自主持「征滇」軍事。關於「征滇」的進軍路線，他最初打算調重兵入湘西，取道貴州進攻雲南，但遭到貴州護軍使劉顯世的婉詞拒絕。各統兵將領也訴說黔省山嶺險峻，道路崎嶇，行軍困難，要求改道。旋得到滇省向川邊進軍的消息，遂變更原來的企圖，擬定了由湘、川、桂三路攻滇的方略，並作了具體部署：
湘西方向為第一路軍。第六師師長馬繼增為該路軍司令，統率所屬第六師（欠十二旅）以及原駐湘南的第三師第五混成旅和湘軍胡叔麒混成旅。以後奉調入湘者，尚有由河南出發的唐天喜第七混成旅和劉躍龍第二混成旅，駐湖北的盧金山第三混成旅，由奉天入關的范國璋所屬第二十師一加強旅和由安徽出發的倪毓芬所屬安武軍十二個營，總兵力約三萬九千人左右３。該路軍隊擬先在辰溪集中，然後經湘西入貴州，由東面進攻雲南。
四川方向為第二路軍。第七師師長張敬堯為該路軍司令，統率所屬第七師（欠騎兵兩營、炮兵一營）、駐岳陽的第三師（欠第五旅）、駐南昌的第六師第十二旅、駐保定的第八師（欠一個團），取道長江水路入川，在重慶集結。加上已在川南的北洋軍三個混成旅和川軍兩個師又兩個混成旅，總兵力約為四萬二千人１。該路軍為北洋軍的主攻部隊，擬由北而南進攻雲南。
虎威將軍曹錕被任命為第一、二兩路軍總司令，負責組織前方作戰。
廣西方向為第三路軍。袁世凱原打算由海路運北洋軍到越南，沿滇越鐵路抄襲昆明，但遭到法國殖民當局的拒絕。繼而又欲派北洋軍經廣西攻雲南，但廣西寧武將軍陸榮廷以損害商業為詞，拒絕北洋軍入境。於是，袁唆使廣東振武上將軍龍濟光派粵軍入廣西，脅迫陸榮廷共同攻滇，抄襲雲南護國軍的後方。
為加強前方作戰的威勢，袁世凱還動用了剛剛引進的飛機２，分兩個航空隊（每隊飛機兩架）。一隊進入湘西，建場於麻陽；一隊入川，先建場於重慶，後轉場於瀘州。這些飛機在實戰中，僅僅扔了數枚炸彈，虛張聲勢，並未起重要作用。此外，還在作戰部隊中增設了無線電，以加強對前線各部隊的通信聯絡，提高指揮效能。