又经过半个月左右的筹划，1917年7月1日，著名的复辟大戏终于开锣上演。当天凌晨，溥仪重登皇帝宝座，天明时分，张勋、康有为一武一文两位“圣人”率领复辟群臣入朝觐见，以小皇帝的名义颁发“上谕”十九道，宣布恢复清朝正朔，皇帝重新归位。十九道“上谕”里，大部分论功行赏的官员任命，张勋出力最多，自然分封最盛：诰命张勋为忠勇亲王、北洋大臣兼直隶总督，皇朝内阁政务总长兼议政大臣。且不说实权是否能够名至实权，“位极人臣”的感觉是找到了。

对于各省配合张勋复辟宣布“独立”的督军们，张勋假小皇帝之口，重新确认了他们权力的合法性，没有变动他们的地位，只是依照清朝的官制，给他们换了一遍合法的头衔。

段祺瑞利用张勋将黎元洪逼下台的目的达到之后，所谓“不反对复辟”的盟约也就不必再遵守了。复辟后的第四天，7月4日，段祺瑞和冯国璋联名通电，明确反对复辟行径，段祺瑞率领军队从天津出发，一路进攻辫子军，几乎没有遇到抵抗就兵临北京城之下，张勋成为瓮中之鳖。

7月12日，段祺瑞部队攻破京城，张勋的支持者纷纷四散逃命，张勋本人也逃往荷兰使馆避难。段祺瑞成了北京城的新主人，宣称复辟结束，并下令通缉张勋及其他复辟人犯。

1917年7月11日，段祺瑞命令，驻守南苑的中国第一所正规航空学校内的一架“高德隆”飞机起飞，对驻丰台的“辫子军”阵地、北京城内南河沿张勋住宅、紫禁城乾清宫等处空投炸弹。当时飞机没有对地攻击的武器装置，飞行员只能拎着炸弹往下扔，准确性极差。但在当时，已经是极具威力的尖端武器，辫子军被吓破了胆，讨逆军东西两路在丰台顺利会师。

对于空袭紫禁城的经历，溥仪在《我的前半生》中有详细记载：

混乱中，太监簇拥着我赶忙回到养心殿。太妃们有的躲进卧室的角落里，有的钻到桌子底下。当时各宫人声嘈杂，乱成一团。

事后确认，飞机在紫禁城共投了三个长约一市尺的炸弹，一个落在隆宗门外，炸伤了一名轿夫；一个落在御花园的水池里，炸坏了水池子的一角；一个落在西长街隆宗门的瓦檐上，没有炸。

这是中国空军有案可查的第一次作战行动。“处女轰炸”的当天晚上，张勋即躲进荷兰驻中国大使馆。第二天，溥仪下“诏书”，宣布退位。中国空军的首次行动，即取得了1945年美国空军在广岛、长琦扔原子弹的效果。