1906年官制改革，兵部、练兵处和太仆寺统一为陆军部。铁良专任陆军部大臣。慈禧恐袁世凯尾大不掉，将北洋六镇中的一、三、五、六镇尽数划归铁良统领，造成铁良与袁世凯相抗的“均势”。
实际上，早在1905年，铁良任户部尚书时，就开始着手从财务上对北洋军“钩稽精核”，使得北洋粮饷捉襟见肘。同时，铁良开始在军中培养自己的势力，他依靠留日归来的良弼联络士官学生，与袁世凯嫡系倾轧。不仅如此，铁良用人不拘一格，后来革命党人中的军事人才吴禄贞、蒋百里都是这位王爷提拔上来的。
1906年春夏之交，出洋考察宪政的五大臣纷纷回国。8月26日，清廷召开御前会议，讨论立宪事项，在这次会上，关于立宪缓急，铁良和袁世凯又发生了一场争论。在他看来，主张设立大权独揽的“责任内阁”，还想担任副总理大臣的袁世凯，野心已昭然若揭。袁世凯随后觐见慈禧，联合奕劻参了铁良一本：“若不去铁，新政必有阻挠。”结果弄巧成拙，西太后本来已经拟旨，不让铁良等“反对派”再参加御前会议，但袁世凯的表现，让她马上改变了主意，将此旨“留中不发”。
1906年11月，清廷颁布上谕，设陆军部，一切军务均归其管辖，任命铁良为该部尚书。袁世凯大势已去，只得主动交归北洋六镇中的四镇。次年，袁世凯被任命为军机大臣兼外务部尚书，明升暗降，失去了军权。1908年慈禧太后、光绪帝死，铁良因劝说隆裕太后训政，企图排挤摄政王载沣未遂，被排挤出京，调任江宁将军。
尽管如此，铁良在辛亥革命中的表现仍然相当抢眼。他与两江总督张人骏死守江宁。江宁陷落后，他又跑到陕西组织了一支部队，经历大小数十战，攻克了十几座县镇，几乎控制了全陕西。就在此时，清帝宣布逊位，这位忠心耿耿的铁王爷只好放下武器。
