徐树铮于1919年6月13日被任命为西北筹边使，1920年7月4日免职，期间三次赴外蒙，第一次是1919年10月23日至1919年11月24日，其中在库伦逗留22天，主要解决撤治问题，全盘推翻了库伦办事大员陈毅的《外蒙善后条例》63条，将有条件撤治变为无条件撤治，以雷厉风行的手段迫使外蒙僧俗统治集团向大总统徐世昌递交请求撤治的呈文；第二次是1919年12月27日至1920年1月24日，主要办理撤治诸项事宜，册封哲布尊丹巴及女佛，并巡视外蒙边务；第三次是从1920年5月10日离京，到6月15日被段祺瑞从库伦召回，这次是真正着手经营外蒙。

每次往返，都是在张家口更换汽车与火车，在外蒙古的时间一共还不到3个月。

外蒙古在清朝时对中央的向心力就不如内蒙古，经过“独立”以后更加疏远中国，所以徐树铮认为治蒙的当务之急是加强外蒙古官民对中国的向心力。

他说：“空言统摄，难期久远，一切要政，不及时措施，终恐此地非我所有，有之亦不如其无。”1920年5月，他拟具了《治蒙要略》，向国务会议做了详细汇报，并呈大总统徐世昌、边防督办段祺瑞审阅。

徐树铮的《治蒙要略》分为庶政、官制、军事三个部分。

庶政方面，他主张大养军马，加强中华文化教育，优待俄民尤其是布里亚特人，厉行电报收费，重征烟酒等奢侈品的捐税，参照清律和民国法律，制定专门适用于蒙古地区的刑律，发展垦牧事业，兴办工商盐务林矿等各项实业，鼓励蒙古族牧民走向定居生活。

官制方面，他建议外蒙全境设一总制，坐镇要区，统辖军民政商一切事宜；喀尔喀四盟及科布多、唐努乌梁海等六个地区各设都管一员管理政商屯垦各事 。

军事方面，他提议在外蒙的几个战略要地驻军七旅，各旅必须增加骑兵，减少步兵。

兵士除战备训练外，还可于宜垦地区实行屯田。

徐树铮所付诸实行的措施，主要是创设边业银行、注销外蒙官府欠中央政府的旧债、派出部分兵力加强恰克图的边防。

徐树铮还命令驻蒙士兵引种天津大白菜，结果十分成功，后来大白菜就成了当地的大众菜。

他还调查矿产、筹备铁路，修建医院，使外蒙古的现代化事业有序开展。

徐树铮治蒙，尤重教化，他认为“有清以来，蒙部内属，迄今约三百年，率以愚蒙为策，实大背人情天理之正。

此后欲蒙边日见亲洽，即非力整教化，劝谕兴学，不易为功。” 他创立“政教联欢社”，试图笼络外蒙王公喇嘛的感情，又创立《朔方日报》、多次举办戏曲演出、与外蒙民众联欢，寓教化于娱乐之中。

然而，徐树铮身在漠北，心在北京，随着局势的变化，他于1920年6月匆匆结束对外蒙的短暂经营，投入到对直系的斗争中。

徐树铮被免职后，外蒙商民忧心忡忡，恰克图商会于1920年7月8日致电大总统、总理、各部总长、参众两院，恳求收回徐树铮免职之成命，电文中说： “国家设官，布政在民，进退之间，惟民是赖。

中央更动徐筹边使，民等逖听之余，惊愕罔措，直若大难将临，曷胜切肤之痛！……徐使一人之进退，关系于蒙疆之得失，及万民之生死……徐使更动，在外蒙则若中流之失柱石……弃徐使，无异弃外蒙……弃再造之版图，恐非国家之福也！” 但不满皖系的大总统徐世昌对此置若罔闻。

徐树铮走后，陈毅取而代之，这位文官没能守护好外蒙，很快外蒙就先后被白俄军官恩琴及苏俄扶植的蒙古人民党夺走了。

对于徐树铮治蒙的功过，历来褒贬不一，徐树铮在完成撤治后专门致电在上海的孙中山，孙中山回电祝贺，将他与汉代的陈汤、班超、傅介子相提并论。

与徐树铮在政治上对立的交通系要人梁士诒也致函称赞徐树铮“冒雪北征，保国安边，苦心远识，令人倾倒。” 但也有人指责徐树铮逼迫外蒙取消自治是“失信”、“误国”，如国民党内部的凌钺等人就称徐树铮“犯卖国大罪”，指责孙中山对其称赞“失当”。

曾任外蒙古乌里雅苏台佐理专员秘书长的孟榘回忆说：“外蒙二次独立，实因徐以兵力压迫之所致，武人跋扈，不达蒙情，可胜叹哉！” 美国的蒙古学家拉铁摩尔曾用汉语对唐德刚表示外蒙之失“错在小徐！错在小徐！” 台湾著名蒙古史专家李毓澍则评论说：“徐树铮的介入，显然欲攘撤治以为己功，为重振皖系声名之计。

当其抵库伊始，尚欲另订简括条件，重开谈判，继以磋商条件，仍不免旷日废时，北京各部院核议之条例行将到库，乃出其武人跋扈之作风，径以兵力胁迫，自愿撤治突变为强迫撤治，不仅摧残蒙人向华之心，使外蒙撤治的意义亦全然消失。”“徐氏祸蒙误国，实难辞其咎！” 也有学者对此作出肯定评价，指出徐树铮果断撤治，粉碎了外蒙当局的分裂阴谋，“外蒙古回归，有效地维护和实现了国家领土、主权的完整与统一，具有重大的政治意义”，同时徐树铮经营外蒙的举措“适应了外蒙古社会发展的客观需要，有利于外蒙古的政治稳定与经济文化的发展”，因此这是“徐树铮乃至北洋政府的政治活动中少有的亮点之一”。

徐树铮精于书法，擅长诗词古文，从政后仍手不释卷，对桐城派大师姚鼐的《古文辞类纂》尤为喜爱，总是随身携带。

徐树铮留下来的诗大约200首，词60首。

徐树铮收复外蒙时，在库伦写下《念奴娇·笳》：“砉然长啸带边气，孤奏荒茫无拍。

坐起徘徊，声过处，愁数南冠晨夕。

夜月吹寒，疏风破晓，断梦休重觅。

雄鸡遥动，此时天下将白。

遥想中夜哀歌，唾壶敲缺，剩怨填胸臆。

空外流音，才睡浓，胡遽乌乌惊逼？商妇琵琶，阳陶觳觫，万感真横集。

琱戈推枕，问君今日何日？” 意境雄浑苍凉，堪称佳作。

1925年3月，孙中山在北京病逝，正在欧洲考察的徐树铮用电报发回挽联：“百年之政，孰若民先，曷居乎一言而兴，一言而丧；十稔以还，使无公在，正不知几人称帝，几人称王。” 该联用典巧妙，概括精准，颇受好评，被公认为孙中山挽联中的上乘之作。

徐树铮酷爱昆曲，他能自辑曲谱，并与徐凌云、项馨吾、俞振飞等名角同台演出。

他擅长花脸和贴旦两种角色的曲目，声如洪钟。

1925年他访问英国时，应邀在英国皇家学院演讲，题目是“中国古今音乐沿革”，让英国绅士淑女对中国军人刮目相看。