首先，通过斗争，掌握军权。阎锡山婉拒出任协统后，谭振法继任协统。八十五标标统为齐允，是旗籍贵族，巡抚也得让他三分；八十六标标统为马龙标，不久，夏学津接任。黄国梁、阎锡山仍为教练官。第八十六标标统夏学津是巡抚丁宝铨的红人，此人虽然思想顽固，生活腐化，但治军上还有一套。阎锡山屈居于夏学津之下，要想掌握这两标新军，就得除掉夏学津、齐允这两块绊脚石。为此，山西同盟会内部，以阎锡山为首专门成立了一个有《晋阳公报》访员蒋虎臣，赵萃珍、赵萃瑛兄弟，张树帜和协本部的司书弓尚文等人参加，由李嵩山具体负责的宣传小组，暗地里搜集夏、齐的劣迹事实。当得知夏学津的妻子与丁宝铨有暧昧关系后，即将此丑闻公诸于《晋阳公报》，在这前后，齐允贪污腐败的种种劣迹也被揭露。丁宝铨对此非常恼怒，下令严厉查办敢于诋毁长官者，赵萃珍兄弟在同盟会员南桂馨的大力帮助下，迅速逃跑。李嵩山、蒋虎臣、弓尚文不幸被捕（后被保释）在外界舆论的压力下，丁宝铨不得不将夏学津调离军队，改任军械局总办，马龙标复任八十六标标统。
不久1910年发生的“文交惨案”，为阎锡山、黄国梁掌握军队，提供了机会。“文交惨案”的发生，全因禁毁文水、交城两县农村所种罂粟引起。清当局因山西种植罂粟屡禁不绝，于1909年又颁布山西六年禁绝种烟的命令，提前禁绝者，官员受奖。巡抚丁宝铨为了邀功，一面谎报山西种烟已经禁绝，一面大肆开展禁烟。1910年春，省咨议局派倡导禁烟和天足的太谷绅士孟步云前往文水宣传禁烟。但由于县令刘彤光为使农民按期完粮纳税，谎称转请抚台明年仍准种烟，因而农民仍依历年习惯，按时种烟。孟步云下来时，烟苗已经出土，农民见要禁烟，群情激奋，坚决抵制。孟返省报告，丁宝铨为使夏学津重掌兵权，遂派他率第八十五标第一营及骑兵五六百人，进驻交城县广兴村和文水县城内。3月13日，夏率兵进开栅镇，会同知县刘彤光，强令农民铲除烟苗。群众跪地哀求，请对已出苗之处手下留情。夏学津不予理会，强行逮捕了武树福等6名群众，众人便持农具刀棒，想把他们夺回来，于是与官兵发生冲突，夏即下令开枪，当场击毙群众40余人，伤60余人（胡思敬：《劾山西巡抚丁宝铨折》，《退庐疏稿》卷二，第13页），接着夏又威逼农民举竿横扫，各村烟苗数日尽除，以后又将武树福斩首。夏学津残民无道，自以为在禁烟上立了大功。不料此事被《晋阳公报》所闻，报社总编同盟会员王用宾认为此事滋大，遂派访员革命党人张树帜、蒋虎臣二人前往实地察访。后将此事写成新闻，揭诸报端。丁宝铨见报大怒，要报社经理刘锦训登报更正，刘未照办，还准备继续报道，只是迫于压力，辞去报社经理一职，赴京暂避，遗职由王用宾兼代。丁宝铨次日阅报，只见辞职启事，并无更正字样，便将张树帜、蒋虎臣二人逮捕，并将对此事敢于讲真话的咨议局议员张士秀（同盟会员）以“挟妓逞凶”罪名，判刑2年，解回原籍临晋县监狱执行。《晋阳公报》刊登的“文交惨案”一事，很快便传遍全国，《申报》、《中西日报》以及各埠报刊，多予刊载。丁宝铨恼羞成怒，欲进一步加害刘锦训和王用宾，大兴冤狱。不料，此事被御使胡思敬参奏，上谕“交直隶总督陈夒元彻查，拟议具奏”。5月15日，丁宝铨被交部察议。夏学津被撤差褫革，刘彤光革职永不叙用，交城知县刘呈明革职。
胡思敬参奏见谕后不久，黄国梁接任第八十五标标统，阎锡山接任第八十六标标统，实际上掌握了新军的主要力量。黄、阎二人的接任，看似有些意外，其实全在情理之中。丁宝铨、夏学津的倒行逆施，终至垮台，可以说，阎锡山所组织的宣传小组，在其中发挥了至关重要的作用。正是由同盟会员基本控制的《晋阳公报》对丁、夏等人恶行的不断揭露，才使得丁、夏的阴谋接连遭到破产，从而为革命党掌握军权创造了条件。如果说，《晋阳公报》先前对丁宝铨与夏学津之妻苟且丑闻的暴光，迫使丁宝铨将夏学津调离军队，为阎锡山等掌握新军清除了一块绊脚石的话，那么，后来它对文交惨案的如实报道，则进一步促使了丁、夏的垮台，给阎锡山、黄国梁二人接任标统，铺平了道路。这是阎锡山、张树帜、蒋虎臣、李嵩山、南桂馨、王用宾、张士秀等同盟会员与丁、夏所代表的山西反动势力坚持斗争的结果。也是阎锡山对实现其掌握军权这一目标的步步逼近。山西的革命党人通过斗争的实践，变得更加团结和富有战斗力。
其次，改造军队，培养骨干
山西的军队分为新军和旧军两部分。山西新军始建于1902年。新军为一个混成协即四十三协（旅），它下辖步兵两标（团）、骑兵炮兵各1营，工兵辎重兵各1队（连），后将骑兵营和工兵队拨归第八十五标代管，炮兵营和辎重兵队拨归第八十六标代管。全协共4000余人，均驻于太原。旧军为巡防协13个营，也是共4000余人，在太原驻有3个营，其余分别驻扎于绥远、大同、代州（代县）、平阳（临汾）。对于旧军，阎锡山认为其“保守太甚，不易向革命方向转变”。而在新军中，晋籍军人不过十分之二，且多所谓“老营混子”。阎锡山接任第八十六标标统后，为使新军的实际领导权掌握在同盟会的手里，经他的推荐，常越任第八十五标教练官，南桂馨任第八十五标军需官；马开松任第八十六标教练官，乔煦任第一营管带（营长），张瑜任第二营管带，顽固保守的只有第八十五标第三营管带熊国斌和第八十六标管带瑞镛（满族）少数几个军官。与此同时，为使新军易于掌握，并能成为有朝气有团结力之革命武装，他还向山西省咨议局局长梁善济、新军协统姚鸿发，以及尚在任上的巡抚丁宝铨建议在山西实行征兵制。在他们的支持下，征兵制首先在山西实行。实行这一新制度的结果，新军全协人数十分之六为新征的山西农工青年，同时也撵走了十分之六的外省籍老营混子。从而使新兵与旧兵的比例从二比八变成了八比二。由于新征的晋籍士兵，不仅因乡土地域关系形成一团，为保卫家乡而战，而且这些出身农工家庭的子弟，也多能吃苦耐劳，从而使新军更易于统领掌握，也更富有朝气，并且在已升任督练公所总办的姚鸿发向阎锡山、黄国梁提出了整理军队这一问题时，也正想促使军队革命化的阎、黄以及赵戴文、温寿泉、南桂馨、张瑜、乔煦、常越等人，经过密议，遂由阎锡山出面，与姚鸿发商定从标中挑选优秀士兵，成立1个模范队。经过积极活动，阎锡山争取到王嗣昌、张德荣（均为同盟会员）分任第八十五、八十六标的模范队队长。据阎锡山讲，这支模范队，“名义上作训练的表率，实际上作起义的骨干”（温寿泉、黄国梁等：《辛亥山西起义始末》，《山西文史资料精选》第1辑，第9页）。同时，他们还发起成立山西军人俱乐部，“表面研究学术，实际结集革命同志，暗中发动革命”（《阎锡山年谱》（一），第35页）。此外，借着整顿军队的机会，阎锡山还让一批有文化的同盟会员开始下连队当兵或任文书职务，以便深入军营兵棚做兵运工作。
再次，妥善处理旧兵，保存革命力量。在整理军队的过程中，对于旧兵的处理，曾使阎锡山等人处于了两难之中，因为按照整理军队所确立的“旧兵退伍，补充新兵”的办法，旧兵必须退伍，可是，在旧兵中有不少人已是同盟会员，而且有相当一部分是正目（班长），若将这些人也退伍，必将削弱同盟会的力量，同时也会影响到革命党人对部队基层的领导，以及正在进行的兵运工作，而对于老兵来说，退伍即是失业，因此，他们也都不愿离开部队，如果硬要将其裁撤，又将会激起兵变或其它不测之事。阎锡山面对这个情况，向南桂馨说：“已决定的计划，不易更改，只有我们另想办法，或者把裁下来的人，设法安插到巡防队（旧军）里”。南桂馨不同意这个做法，决定另行商讨，最后研究决定筹集几千两银子，到绥远后套购置土地，建设农庄，把退伍旧兵安置在那里从事生产，使他们生活上有所保证，况且这样集中起来，一旦有事，即可随时调动。阎锡山与南桂馨还决定，在太原到后套农庄的路上，沿途开设旅栈，安置一些老兵，以作联络工作。南桂馨将此决定通过先前下连队当兵的杨彭龄（字篯甫），转告给各连营的退伍老兵后，大家都表示赞成。
事情这样决定后，1911年10月6日（农历辛亥年 八月十五日），阎锡山、南桂馨等借中秋节之机，召集第八十五标第一、二两营准备退伍的正目王泽山、王致嘉、于凤山、刘德魁等10余人，以及两营营铺经理和准备退伍的老兵共80余人，在太原城内察院后德盛园饭店，歃血为盟，宣誓“从事革命，誓不背盟”，一旦遣散命令颁布，即按计划分头行动。然而，4天之后，武昌辛亥起义爆发，消息传到太原，督练公所总办姚鸿发害怕因裁退老兵引发事变，未敢宣布遣散命令。裁退老兵的问题也就不了了之。虽然如此，但从阎锡山、南桂馨等人所采取的措施上，可以清楚地看出，他们为了积蓄和保存革命力量是尽了很大努力的。老兵们虽未退伍，却从这场风波中，受到了很大教育，更激发了他们团结一致，同仇敌忾的革命热情。其中有不少人后来成为了太原辛亥起义的骨干分子，有的甚至为革命献出了生命。
阎锡山自留学回国后的这些活动，不但为尔后的太原辛亥起义，在精神和物质上都做了充分的准备，并在这一过程中，逐渐扩大和树立了他在新军中的影响，为其在太原首义成功后顺利出任都督奠定了基础，而且，因其对新军的有力掌握和对军事斗争形势的准确判断，使太原辛亥起义部署得当，在付出很小代价的情况下，取得了完全胜利。