1912年

参谋总长 黄兴（3月30日任，未就），湖南人，革命党重要领袖，与孙中山并称“孙黄”。

参谋总长 徐绍祯（3月31日任，未就），广东人，祖籍浙江，辛亥革命时期光复南京的核心军事统帅，被孙中山誉为“中华民国开国元勋”‌。

参谋总长 黎元洪（4月13日任），湖北人，辛亥首义都督，民国时期重要象征性领袖‌。

参谋次长 陈宧（4月16日任），湖北人，黎元洪重要军事幕僚，后受袁世凯拉拢，成为袁最信任的心腹之一。

1913年

参谋总长 黎元洪

参谋次长 陈宧

1914年

参谋总长 黎元洪

参谋次长 陈宧

1915年

参谋总长 黎元洪

参谋总长 冯国璋（12月18日兼任，未就），直隶人，北洋三杰之一，袁世凯重要军事助手，“二次革命”后成为东南地区最具实力的军政长官。

参谋次长 陈宧参谋次长 唐在礼（2月20日兼代，6月4日署理，8月27日任），上海人，袁世凯心腹及核心军事幕僚，掌管总统府军事中枢日常运作。

1916年

参谋总长 冯国璋（3月23日免职）

参谋总长 段祺瑞（3月23日任，4月22日调），安徽人，北洋三杰之一，袁世凯重要军事助手，北洋系中仅次于袁的第二号人物‌。

参谋总长 王士珍（4月23日任），直隶人，北洋三杰之首，袁世凯重要军事助手，袁为制衡段、冯两派特邀其出山。

参谋次长 唐在礼（7月22日辞）参谋次长 蒋作宾（7月22日任），湖北人，原同盟会成员，无派系背景，是南北各方都能接受的军事人才。

1917年

参谋总长 王士珍（12月1日辞）

参谋总长 荫昌（4月23日任），满清遗老，与袁世凯关系深厚，且在北洋军中人脉极广。

参谋次长 蒋作宾（7月31日辞）参谋次长 陆锦（7月31日任），浙江人，北洋系中少有的留日军事人才，长期辅佐段祺瑞、冯国璋办理练兵事务。

1918年

参谋总长 荫昌

参谋次长 陆锦

1919年

参谋总长 荫昌（1月11日免）

参谋总长 张怀芝（1月11日任，10月12日假），山东人，原为督军团骨干，两次南征均遭惨败后威信扫地，北京政府给予其“升迁”名义，调任中央要职。

参谋次长 陆锦（12月14日免）参谋次长 唐在礼（12月14日任）

1920年

参谋总长 张怀芝（2月14日假，由荫昌兼署；4月20日回任）

参谋次长 唐在礼（8月9日免）参谋次长 蒋作宾（8月9日任）

1921年

参谋总长 张怀芝

参谋次长 蒋作宾

1922年

参谋总长 张怀芝

参谋次长 蒋作宾

1923年

参谋总长 张怀芝

参谋次长 蒋作宾

1924年

参谋总长 张怀芝（11月5日免）

参谋总长 李烈钧（11月5日任，未就），江西人，同盟会元老，二次革命首义都督，南方革命军的军事急先锋。

参谋次长 蒋作宾参谋次长 刘汝贤（11月12日任），北洋政府时期的重要军事幕，与皖系军阀关系密切，尤其与段祺瑞及其亲信段云峰有私交。

1925年

参谋总长 李烈钧（刘汝贤1月27日暂代）

参谋总长 杨森（5月16日署，未就），四川人，川军速成系头目，直系在四川的军事代理人。

参谋次长 刘汝贤

1926年

参谋总长 杨森（1月9日免）

参谋总长 刘汝贤（1月9日署）

参谋总长 刘湘（7月22日任，未就），四川人，川军速成系首领，四川地方实力派的核心人物，北京政府为拉拢四川军阀，特任命其为总长。

参谋次长 刘汝贤（1月9日免）参谋次长 段云峰（1月24日代），直隶人，原同盟会成员，段祺瑞为巩固临时执政府权威，需笼络有声望的军事元老，段因‌资历深、人脉广、无派系依附‌，成为理想人选。参谋次长 雷寿荣（6月4日代），湖北人，留日精英，因其长期担任参谋本部第一局局长，深得高层信任，且在北洋政府末期人事空缺下，由实际主管军令事务的二把手顺理成章过渡为代理次长‌。参谋次长 杨毓珣（7月22日任），安徽人，袁世凯女婿，与奉系高层关系密切。

1927年

参谋总长 刘湘

参谋次长 杨毓珣

6月，北京军政府进行官制改革，将参谋本部并入新成立的军事部。

军事部长 何丰林（6月20日任），山东人，原为皖系将领，后投靠奉系，因有资历、且无强大独立的势力，故被任命。

军事部参谋署次长 于国翰（6月21日任），奉天人，张作霖心腹，实际主持安国军政府军令事务，地位仅次于杨宇霆。