杨增新戎装像
入疆后，在平息冲击哈密王府事件中，杨增新展示了其熟悉边地民情的经验和灵活手腕。调任乌鲁木齐负责掌管新训练的警察后，他严密监控革命党人，为迅速挫败乌鲁木齐起义立下大功。鉴于汉族军中遍布哥老会和革命党，杨增新建议袁大化立即着手训练穆斯林军队，以防不测。杨增新上台后，这支以回族为主的军队成为其权力筹码。
杨增新担任都督后，第一件事是解决与伊犁革命党人的权力分配。他强硬提出：整个新疆必须“合治”，前伊犁将军辖地塔城、阿勒泰统一划归新疆省管辖。
由于袁世凯做中央靠山，在杨增新施压和分化下，伊犁革命党人被迫与新疆省政府签定《新——伊和议条约》。新疆与伊犁统一为一个整体。革命党领袖杨赞绪被安排到喀什噶尔后，不久又被杨增新用回族军官马福兴挤走。
杨增新用排挤和遣散方式解决了革命党人的麻烦后，依靠临时由当地穆斯林组建的“新军”武力镇压哥老会。当时新疆各地有哥老会成员近10万人，哗变会匪杀害长官后，失去约束，互相攻击，骚扰地方无恶不作，不断引发民族矛盾。省府对新疆大部分地区失去实际控制。从1914年始查禁哥老会，到1918年完全扑灭，杨增新共斩杀了哥老会头目178人。
对新疆另一乱源维吾尔农民起义，杨增新的态度是安抚而非武力镇压。而当时官员多持相反意见，主张尽早剿灭，以免酿成1860年代的大混乱。
杨增新认为，只要解决伊犁起义，农民不满当地贵族霸占水源的吐鲁番起义可顺利平息。杨增新派员往铁木尔营地传达杨增新招抚之意，希望其部众交出武器，投诚受抚，既往不咎。同时发函希望哈密王减少对部民的盘剥和压榨。
虽然在居中调停反复谈判之时，杨增新深恶极端专制落后贪婪且反复无常的哈密王室，但权衡利弊，只能迁就。杨调集军队向义军施加压力，派出手下穆斯林军官再往铁木尔军中，手捧《古兰经》发誓：铁木耳部众安全可绝对获保障，成员全体编入杨的新军，起义军回乡可每月只服2日劳役。哈密起义军遂被集体收编，铁木耳改汉名“铁正元”。哈密义军受招不久，吐鲁番义军随即接受招安。
半年后，铁木耳准备返回家乡再次讨伐哈密王。杨增新得知消息后，立即将铁木耳逮捕处决。余众遣返，但这些人在半途遇伏，全部被杀。
1916年，袁世凯称帝，蔡锷在云南起兵讨袁，蔡锷派人入疆劝说杨增新起兵响应，曾向袁世凯上过劝进表的杨增新置之不理。说客便游说杨手下云南籍的护卫军营长夏鼎、督署卫队营长李寅等人。
元宵节前日，杨大宴宾客，众人正欢宴，杨突然高呼：“砍夏鼎！”卫兵闪出，当场斩杀夏鼎。杨增新又手指李寅：“砍李寅！”李又被乱刀砍死。杨谈笑自若，其杀人不眨眼的恶名由此而来。
虽然杨增新用谈判将伊犁地区并入新疆省，但当时阿尔泰地方（简称阿山）尚属中央直属。1919年春哥老会残余在阿山发动兵变，杨增新巧妙诛杀叛兵头目，顺势将阿山并为新疆省的一个道。
新疆全省统一，杨增新成为塞外王国的绝对独裁者。