凯以“尽先千总”衔委他为北洋常备军第二镇第五标帮统
光绪三十年（一九零四年），调任北洋督练公所参谋总办，翌年转陆军第五镇任正参领官，不久升炮兵第五标标统
光绪三十二年（一九零六年），新军彰德秋操大演习，他被奉派为北军第五混成旅正参谋官
次年初与士官学校同学吴禄贞、蓝天蔚，被新任东三省总督徐世昌调到奉天军界任职
由于三人都富有变革思想，志趣相投，过从甚密，又都是日本士官学校毕业生，被称为“士官三杰”
宋教仁以创办实业为名，来东北发展同盟会，并在奉天成立同盟会辽东支部张绍曾与吴、蓝均秘密加入同盟会，成为支部的主要负责人
宣统元年（一九零九年），张绍曾陪同清军禁卫军第一协统领良弼检阅北洋军，得良弼器重，调任陆军贵胄学堂监督
宣统二年（一九一零年），陆军部奏请清廷授予他副将加“总兵衔”陆军部右侍郎兼陆军贵胄学堂总办那晋赴东三省检阅陆军，以张绍曾为总参赞
宣统三年（一九一一年）二月十六日，由东三省总督锡良保举，张受命继陈宧任陆军第二十镇统制，驻守奉天、新民四月，清廷赏以副都统衔
清政.府拟于九月在直隶永平（今河北卢龙）举行秋操演习，张绍曾和第六镇统制吴禄贞、第二混成协协统蓝天蔚均受命率部参加秋操张和吴、蓝“秘密决定，利用参加秋操之便，暗中私带子弹，相机起义”
当张部刚抵昌黎时，武昌起义爆发，清廷下令停止秋操，令其率部开到滦州，然后南下镇压起义张于十月十三日急返奉天，约集第三镇第五协统领卢永祥、第二混成协统领蓝天蔚等共商对策
十月二十七日，张绍曾等由奉天返滦，立即向全体官兵宣布：“武昌革命，名正而言顺，专尚征讨，不合人情……所有军队，均不前进”
二十九日，又将所拟立宪政纲十二条，联名致电清廷，要求速开国会，定宪法，重组责任内阁，主张在保存清政.府的前提下实行君主立宪
清廷后院烧起的第二把火，山西太原新军起义，杀死巡抚陆鍾琦，推举阎锡山为军政.府都督
一九一一年十月十日武昌起义后，同盟会山西支部立即响应，并积极筹划在太原发动武装起义，准备待机发难
而以陆钟琦为首的山西清政.府官员也急忙筹划对策，决定把新军两个标调出太原，分别调往蒲州和代州，以分散集中在太原的革命力量，同时将分驻南北各地的巡防队调回太原接防，以稳定省城
一九一一年十月二十八日，山西巡抚命令黄国梁的八十五标先行出发因恐于他们整队出发，途中有变，反戈回攻太原遂令标统黄国梁率领标部全体人员，只带先行步队一队出发，其他本标