东北三省为清朝之发祥地，因而具有特殊的重要性。
至清末，在徐世昌上任时，东三省在十年之内连遭俄国、日本两强三次大洗劫，国土大片沦丧，几乎成了两强的殖民地，民办凋残，疮痍满目。
为谋挽救，光绪三十一年（1906年），清廷派载振、徐世昌（皆为军机大臣）赴东北全面考察，并要求对症下药，提出解决方案。
经两个多月数千里路跋涉，徐世昌向清廷提出了《通筹东三省全局折》，洋洋十万余言，此时徐世昌对治理东北，已成竹在胸。
徐世昌一到任，首先针对其不治之原因——“以治兵之职，而辖管理民事之官，所务不同，利害亦异，隔阂既甚，牵制斯多，其终乃无一利之能兴，无一弊之不出”——实行政治体制改革，确立总督一人负责制，“举三省全部应办之事悉以委之”，“以一人之力总集群策，复以全国之力倾助车隅之地”。
设行省公署，所属各司与督抚一起共同办公，“事则公商，移则会画”，简化办事手续，提高工作效率，从而建立起高效率决策机构和运行机制，同时也适应了推行清末新政的要求。
他强调值此非常之地、非常之时，非改革无以图存。为惩治腐败，更新吏治。
徐世昌还推行了一系列具体政策，付诸实施。与此同时，他还大力招贤，尤其重用具有真才实学的留学归国人才，并向全国招揽第一流的时务人才，使东北三省“一隅之地，人才济济”；对贪官污吏则严厉打击，杀一儆百。上任数月，即查清并处理案犯数十起。其雄才大略，可见一斑。
徐世昌督东北仅两年，满洲面貌焕然一新，清廷亲贵载涛“自欧考陆军归国，经奉天（今沈阳）见马路、电灯、军警无不备具，街市焕然一新，乃宿公署，俨然欧式，益服世昌新政经画，非它省疆吏所及。还朝即力荐其值枢府焉。”
世人称东北三省新政为“徐世昌新政”，徐世昌亦为此而自豪。
在应对日俄侵略方面，徐世昌在上任前与时任北洋大臣的袁世凯设定的外交方针，一是“以保卫主权为第一急务”；二是“在具体交涉时，为了在主要问题上达到我们的目的，在次要问题上让步也许会复得必要”。徐世昌对日本明目张胆的侵略行径予以坚决反击：“必示人以不可攻，而后人不攻；必示人以不可欺，然后人不欺。”在卫护领土主权等原则问题上据理力争，寸土不让。
一次，日人在图门至六道沟90余里钉立木桩，暗将我国领土划入韩界（韩界为日侵占）徐世昌令吴禄贞带人连夜拔去，并记上华名里数，钉立标识，使日人目瞪口呆。
徐世昌任用与日交涉“着为功劳”的吴禄贞为解决“界务问题”督办，有效地遏制了日本蚕食中国边境领土的阴谋及“满洲政策”的推行。
徐世昌在与沙俄侵略方针所进行的针锋相对的斗争中，同样取得了“已无余憾，为之欣慰”的结果。徐世昌在东北实施近代化建设，使东北开改革之先河，在推进全国近代化进程方面，确实功莫大焉。
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