当铁道建设的计划暂定后，孙中山于8月2日与黄兴联名致电袁世凯，告之不日将一同北上。袁世凯接电后，即派代表程克、张芳二人来沪迎接。8月18日上午，当孙中山准备乘招商局安平轮从上海起程之前，各省在沪人士因张振武未经审判，由袁世凯据黎元洪电报，直接下令步军统领衙门逮捕枪毙一案，就商孙中山与黄兴，并说观北方此等现象，并非真共和，殊形危险，劝二公不要北上。万一孙公不留，则请黄公暂止。然而黄兴还是想与孙中山同行。这时，粤、闽、皖等省纷纷来电，劝孙、黄二人不要北上。黄兴闻讯后略有犹豫，孙中山便劝他暂时不要去北京。黄兴不语，他的随从则乘机将其行李搬回寓所。18日下午，孙中山由同孚路黄兴寓所起程登轮。这时，前来送行的各界代表以及外国友人络绎不绝，但也有不少人仍然劝孙中山不要北上。有一同盟会妇女会员劝阻尤力。她请孙中山入船室后说：“公国民代表，共和坚城，必欲投身虎穴，我誓死反对！”说罢，她拿出武器以死相劝。孙中山急忙制止，并慰留再三，她才怏怏登岸而去。
袁世凯派来的代表张芳则在孙中山登船后，又到黄兴的寓所，强请黄兴同去。见黄兴不同意，张芳又登船，要孙中山入舱，并长跪不起，求孙中山同意黄兴同去北京，否则他便要自杀，并作出欲出门投江的样子。孙中山见了却笑道：“有何大事，我一人不能了之，必须克强同行？并且我也主张克强不往北京。”众人见张芳这种情形，大为疑异。但是，孙中山以无论如何不失言于袁总统，毅然乘轮而去。伴他而行的除卢夫人及子女外，随员有魏宸组、居正、王君复等十余人。送行者在秋雨微风中脱帽扬巾，目送他们远去。
安平轮在海琛军舰的护送下，经烟台于8月23日下午五时抵天津。总统袁世凯的代表秘书长梁士诒、民国政府代表范源濂、刘揆一等，直隶总督张金波率领司、道、府、镇文武官员和各机关人员，外国文武官员，及军乐队已迎候在岸。天津各社团人士也早早来到码头欢迎。轮船靠岸时，“中国第一伟人孙中山万岁！”“中华民国万岁！”的呼声响成一片，军乐队的奏乐声随之大起，警察也鸣枪致敬。孙中山则在船头脱帽答谢。轮船靠岸后，梁士诒、张金波以及同盟会代表张继相继上船谒见，并陪同孙中山登岸。接着，孙中山在马队的护卫下，在众欢迎团体和欢迎代表的跟护下经英、法租界到利顺德饭店下榻，晚上出席了由各社团代表作陪的宴会。
次日中午，孙中山应直隶总督张金波之请，赴总督府午宴。下午三时，在梁士诒、范源濂、刘揆一的陪同下，孙中山登火车向北京而去。下午五时半，火车进北京站后，军乐队奏乐，礼炮继鸣，儿童列队唱欢迎歌，万余名欢迎者更是热烈鼓掌。到站迎接的官员中，除了总统府代表及特别招待员外，还有在京的各总长段祺瑞、赵秉钧、许世英、刘冠群、陈振先等人。参议院议长吴景濂及各议员，各党派团体的代表，工商学界代表，以及外国驻京的使馆人士和外商都到站欢迎，一些手持摄影机的中外记者更是早已等候在那里。
列车甫停，代理内务总长赵秉钧即登车转达袁总统欢迎之意，并行脱帽握手礼。接着司法总长许世英、财政总长周学熙、陆军总长段祺瑞及各代表先后登车致敬。下车后，身穿黑礼服、头戴黑礼帽的孙中山与段总长携手同行，各总长紧随其后。卢夫人则由颜惠庆的夫人和袁府中的家庭教师沈佩贞女士专门接待，她们是总统府秘书处早已安排的女招待员。
在与众欢迎员、各方欢迎代表及外国迎宾握过手后，孙中山对面欢迎的人群，不时高举礼帽致意。
到休息厅后，孙中山发表简短宣言：“此次北来，唯一宗旨在赞助袁大总统谋国利民福之政策，并疏通南北感情，融和党见。”言毕，赵秉钧等即请孙中山出厅，坐上一辆极为灿烂豪华的略垛式双马车。这辆马车金漆朱轮，驾以白马，马佩络缨，纯用黄丝。马车内衬以黄缎，外则包金。据说此车系前清摄政王所用，袁总统特借来，以备孙中山在京时乘用。
孙中山所乘的双马车出发后，有前导骑兵30人，每人执白旗一面，上有欢迎字样；后拥军警督查队数十人。马车由正阳门入城，其时，这一带交通断绝，只有如林军警荷枪肃立。但在军警之后，市民环立观望者如堵，脸上均带满意之容。在沿途的瞻望者，戴帽者无不举帽欢迎。
赵秉钧等陪同孙中山至石大人胡同迎宾馆，将孙中山及其眷属引入内客厅一明两暗的大厅房歇息。稍事休息时，宾主进行茶话。这时，袁总统又派来代表致以问候，一些外宾也纷纷前来拜访。茶话将要结束时，孙中山告诉近座的招待员施愚：“本拟即时进见大总统，面商一切，因路途困顿，须暂休养。祈将此意转袁总统，并订明日相会，畅谈一切。”
可是茶话刚刚结束，总统府秘书长梁士诒奉袁世凯之命来迎孙中山至总统府就宴，孙中山只好改变原来的安排。当他乘双马车到达铁狮子胡同总统府所在地，袁世凯即出迎于厅下。他们各脱帽为礼，握手至大厅谈话。待孙中山刚刚入座，袁世凯即起身致欢迎词。他情意殷殷地说：“孙君创立民国，功绩赫赫，重名后世。予不肖承其后，窃虑难堪其任。今夕相会，盖与为国民努力，勿背孙君初志。”孙中山则彬彬有礼致答词相谢。晚八时，袁世凯在总统府举行盛大宴会，延请孙中山入主宾席。赵秉钧、梁士诒等文武官中跟陪左右。
宴会开始后，袁总统亲为孙中山执盏，他在席上致词说：“我盼望先生与克强之来久矣，今克强未与同行，未得共聆伟论，深引为憾。所幸先生惠然肯来，殊为欣慰。刻下时事日非，边警送至。世凯识薄能鲜，深望先生有以教我，以固邦基。世凯忝负国民付托，用敢代表四万万同胞，求赐宏论，以匡不逮，财政、外交甚为棘手，尤里先生不时匡助，则我民国幸甚。”
袁世凯致词后，孙中山起而答道：“文久居海外，于国内情形或有未尽详悉之处，如有所知，自当贡献。惟自军兴以来，各处商务凋敝，民不聊生，金融滞塞，为患甚巨。挽救之术，惟有兴办实业，注意拓殖，然皆恃交通为发达之媒介，故当赶筑全国铁路，尚望大总统力为赞助，早日观成，则我民国前途受惠实多。”
孙中山致答词后，各陪宴人员轮番向他敬酒，并且所谈皆为兴革大计。因彼此意见吻合，席上谈笑甚欢。
宴毕已是晚上十点钟。这时袁世凯又留孙中山入会客室，并摒退侍从，只留下孙中山的同乡梁士诒作陪。
孙中山见此情况，有些疑惑，但知道袁世凯有密事要谈。果然，袁世凯刚刚坐下就提起处理张振武、方维一事。孙中山听了即责问道：“你为什么置张振武于死地？”
袁世凯故作镇静，但有几分心虚地说：“黎元洪给我一个电报，说张振武不但谋反黎氏，且图谋反对政府。”
孙中山却又责问道：“你相信你的恐惧心可以辩护你的行为是对吗？”
袁世凯则以黎元洪催促从速执行以绝后患的来电为自己辩解，并就张振武、方维一案予以详细解释，把自己的责任推得一干二净。
孙中山北上本来是为了调和党见后，亦意欲专力建设，不愿与袁世凯翻脸。他缓了口气说：“目下大局极有希望，且信张、方一案之风潮可以即息。日内拟赴参议院参观议事，彼意黎都督由武昌致敬袁总统之电，非其一人独负责任，大约必尚有他人令黎都督为此。如在武昌拘捕张、方二人，则事可更妥。”
孙中山说这番话，本在不迫使袁世凯为恶。但袁世凯听了，却以为孙中山善心可欺。他接着与孙中山谈起国中大事，至夜半犹未辍谈，只恨与孙中山相见太晚。孙中山则称袁世凯识高望重，不愧为总统之选。二人所谈事务甚多，每举一事，则各抒伟论，而于紧要关键处，彼此意见均相吻合。故此，孙中山引以为幸。二人谈至凌晨三时，还有许多事未尽，孙中山于是约袁世凯作十日畅谈，就对外政策、银行政策、振兴实业政策、铁路政策、国防问题、整理军队问题等国家大方针尽情商榷。
离开总统府回到迎宾馆后，东方渐白。孙中山对随行人员说：“袁总统可与为善，绝无不忠民国之意。国民对袁总统万不可存在疑心，妄肆攻讦，使彼此诚意不孚，一事不可办，转至激迫袁总统为恶。”
为了使袁世凯对自己不致疑猜，孙中山特让秘书向报界宣布自己的宗旨和政见：一、男女平权。二、大铁道计划。三、尊重议院。四、南北万不可分离。五、大局急求统一。六、报界宜造成健全政论。七、决不愿居政界，惟愿作自由国民。