在袁世凯急于称帝，国内反袁斗争愈演愈烈之时，沙俄也加紧对我国蒙古的侵略。袁世凯苦于分身乏术，只得向沙俄妥协，接受谈判。于是，《中俄蒙协约》这一卖国条约在袁世凯的指示下签订了。
蒙古地区位于中国北部，中间以戈壁沙漠相隔，以北为外蒙古，以南为内蒙古。内、外蒙古自古以来是中国领土。沙俄对我国蒙古地区的侵略野略心由来已久，特别是对外蒙古，早在1773年，沙俄御用学者米勒尔在给叶卡特琳娜二世的条陈里就曾提出：“应将北蒙纳入俄国”，戈壁沙漠应当成为中、俄两国的“天然边界”。19世纪中叶以后，沙俄更多次叫嚣要“支持蒙古独立”，“占领蒙古北部”。1911年武昌起义爆发后，沙俄认为时机已至，加紧侵略活动。当年11～12月，在沙俄驻库伦领事馆的策动下，以杭达多尔济为代表的少数蒙古王公赶走清朝驻库伦办事大臣三多，宣布“独立”，成立所谓“大蒙古国”，“活佛”哲布尊丹巴自称日光皇帝。
自外蒙宣布“独立”后，沙俄即要求由中、俄直接接触解决外蒙问题，目的在于缔结一项条约，迫使中国政府承认外蒙独立的现状。1911年12月31日，沙俄照会清外务部，提出中国在外蒙不驻兵、不殖民、外蒙自治、俄国在库伦有筑路权等五项要求，被清政府拒绝。1912年初，中华民国临时大总统孙中山和民国政府曾多次电告或派人赴外蒙，劝令外蒙王公、活佛取消“独立”，不要投靠外国。这帮叛国分子不但置之不理，而且还在沙俄侵略军的支持下，先后侵占乌里雅苏台和科布多，造成中国边疆的严重危机。1912年6月，沙俄政府又向中国政府提出俄国“调停”外蒙问题的三条要求：中国不在外蒙驻兵；不向外蒙移民；外蒙取消“独立”，但内政由蒙人自治。被中国政府拒绝。外交部并于8月授权驻外使节声明：“民国对于满、蒙各地，有自由行动之主权，外人不得干预。”北洋政府一直不肯承认外蒙“独立”，而且拒绝直接与沙俄交涉外蒙问题，于是沙俄政府进一步对中国施加压力。
10月，沙俄派出前驻华公一使科罗斯托维茨（Korostovetz，LvanLakovlevitch）到外蒙与库伦当局进行秘密谈判，以威胁利诱的强盗手段，迫使库伦当局于11月月3日与之签订了《俄蒙协约》4款。《协约》规定俄国扶植蒙古自治，帮助蒙古练兵；不准中国军队进入蒙境，不准华人移殖蒙地；俄人在蒙古享有特权，其他外国人不得享有超于俄人之权力；不经俄国政府允许，蒙古不得与中国或其他外国订立条约。《俄蒙协约》还附有《商务专约》17款，规定了俄人在蒙古享有居住、经商、租地、开垦、经营矿产、设立领事、经办邮政等特权。根据这个“专约”，以后又签定了有关铁路、矿山、电线等条约，从而使沙俄控制了外蒙的外交、军事、财政、经济等大权。库伦地方当局根本无权与外国签订这样的条约，沙俄竟不顾这一事实，完全无视中国对外蒙的主权，焉然把外蒙视为俄国的殖民地。《俄蒙协约》签订后，激起了中国各阶层人民的极大愤慨，迅速掀起征蒙抗俄的热潮。11月15日，蒙古王公联合会向国内外发出通电，坚决否认《俄蒙协约》。通电严正声明：“本会系乌克兰蒙古王公组织而成，本会会员各有代表各盟旗土地人民之责，并未承认库伦政府有代表蒙古之资格”，并坚决表示“该伪政府如有与外国协商订约等事，无论何项事件，何等条约，自应一律无效。”这份通电，表达了蒙古大多数爱国王公的意见，也反映了广大蒙古族人民的呼声。
1913年1月20日，乌兰察布、伊克昭二盟在绥远召开了“西部二盟十旗王公会议”，一致表示“赞助共和”，“不承认俄蒙协约”，“请兵保护西部要地”。在内地，革命党人一致指责袁世凯政府应付无方，坚决主张不予承认。其他各政党、各团体和爱国群众纷纷集会，发表通电，痛斥沙俄的侵略行径。各报纸也连篇揭露沙俄的侵略罪行，呼吁立即出兵征蒙。在北京、天津、上海等地，爆发了纷起向俄国道胜银行提取存款的群众性爱国行动，以致造成道胜银行纸币不能流通市面的局面。
北洋政府也声明对《俄蒙协约》，“中国政府概不承认”。但当时袁世凯正忙于稳定国内局势，千方百计弹压革命党人对他独裁统治的不满，不肯分出精力从事外交斗争，更不肯调军征蒙，削弱他对革命党人的防范。故此，只有接受与俄人谈判解决外蒙问题这一屈辱的途径。11月底，北京政府外交总长陆征祥开始与沙俄驻华公使克鲁朋斯基会谈外蒙问题。经20余次谈判，中、俄双方于1913年5月20日商订《中俄协约》草约六条，其主要内容为：俄国承认外蒙为中国领土，俄国不向外蒙派兵和殖民；中国不变动外蒙历来之地方自治制度，许其有组织军备警察之权，拒绝非蒙古籍人殖民之权；中国同意《俄蒙协约》所给予俄国的商务利益。这个草约签订后，遭到国会中国民党议员的坚决反对，参议院否定了这个草约。中、俄交涉暂时陷于停顿。“二次革命”结束后，袁世凯镇压了国民党，“统一”了全国，从当年9月起，新任外交总长孙宝琦又接续陆征祥与克鲁朋斯基谈判，双方共会谈10次，至11月5日，正式签字互换了《中俄声明文件》。
文件承认了《俄蒙协约》内容，同意了外蒙古有自治之权。虽然俄国在表面上承认外蒙是“中国领土的一部分”，但同时又规定中国政府不得在外蒙设治、驻军，亦不得移民，还须声明承认俄国调处，实际上承认了沙俄对外蒙的控制地位。又根据《中俄声明文件》的规定，中、俄、蒙三方于1914年9月8日起在恰克图会议，解决各项未决问题。中国代表为专使毕桂芳、驻墨西哥公使陈箓；俄国代表为驻外蒙总领事密勒；外蒙代表先为达赖喇嘛达锡札布，后为“司法副长”希尔宁达木定。在俄方强权压迫下，三方代表于1915年6月7日签订了《中俄蒙协约》，共22款，主要内容为：（1）外蒙古承认《中俄声明文件》，承认中国宗主权；（2）中、俄承认外蒙古自治，为中国领土之一部分；（3）外蒙无权与各外国订立政治与土地关系之国际条约；（4）外蒙哲布尊丹巴呼图克图汗名号由中华民国大总统册封；（5）外蒙使用民国年历，兼用蒙古干支纪年；（6）中、俄承认外蒙办理一切内政及各国订立关于工商事宜条约之专权；（7）中、俄不干涉外蒙现有内政之制度；（8）中国商民运货入外蒙不纳关税，但须交纳已设及将来添设之各项内地货捐；（9）凡关于中蒙、中俄人民诉讼事宜，均由中俄、中蒙双方会同审理；（10）《俄蒙通商章程》继续有效，等等。通过《中俄蒙协约》，俄国前此在外蒙获得的一切侵略特权均得到确认和具体化，而中国除了一个空洞的“宗主权”（实即册封权和民国纪年）外，几乎丧失了对自己领土外蒙古的一切权利，这就是袁世凯政府用于这次外交谈判的指导方针——“彼有实事，我徒虚名”原则的体现。这个原则可说是中国近代封建主义妄自尊大思想与妥协退让精神相结合的半殖民地外交的典型。
《中俄蒙协约》签订的当天，袁世凯宣布册封哲布尊丹巴呼图克图汗，所有外蒙王公喇嘛的爵、职名号一仍其旧。库伦活佛于6月9日致电北京政府，宣布取消“独立”及独立后使用的国号年号。中国对外蒙恢复了名义上的治权，沙俄策划的分裂中国、搞外蒙独立的阴谋至此暂告结束。1917年俄国十月社会主义革命爆发后，沙俄政府被推翻，外蒙古傀儡失去靠山。1918年北洋政府军队开进库伦。1919年11月外蒙王公、喇嘛上书北京政府，表示“情愿取消自治”，宣布所订条约“概无效力”。