1918年，在選舉民國第二屆總統(tǒng)之際，段祺瑞、馮國璋相持不下，一向兩面都不得罪的徐世昌遂作為“理想人選”得任總統(tǒng)。為此徐世昌還請(qǐng)示早已退位的溥儀，“得其恩準(zhǔn)”。

然而徐世昌當(dāng)這個(gè)總統(tǒng)是很難受的，1919年5月4日，爆發(fā)了五四運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)之初，徐世昌力圖保持和學(xué)生之間的諒解態(tài)度。5月5日，眾矢之的的曹汝霖首先向大總統(tǒng)遞上了辭職書。徐世昌對(duì)曹在竭力挽留的同時(shí)也頗多慰言：“該總長從政有年，體國公誠，為本大總統(tǒng)所深識(shí)。該總長因公受累，實(shí)疚于懷”，并請(qǐng)他“務(wù)以國家為重，照常供職，共濟(jì)艱難，所請(qǐng)應(yīng)毋庸議”，隨后，又以類似的語言慰留陸宗輿。另一方面，在教育總長等的強(qiáng)烈要求下，徐世昌也于5月7日下令全部釋放了因“火燒趙家樓”而被逮捕的學(xué)生，仍然表示出一種要平息事態(tài)的態(tài)度。

5月下旬，五四運(yùn)動(dòng)范圍不斷擴(kuò)大，從北京波及全國，由學(xué)界推至各界。迫于形勢，徐世昌不得不采取強(qiáng)硬的措施：明令禁止學(xué)生集會(huì)、游行、演說、散發(fā)傳單;加強(qiáng)輿論控制，實(shí)行新聞檢查;任命仇視學(xué)生的軍閥王懷慶代替李長泰為步軍統(tǒng)領(lǐng)。在巴黎和會(huì)簽字與否的問題上，徐世昌也改變了原來猶豫不決的態(tài)度，于5月23日致電在巴黎的中國代表團(tuán)，即使不能保留山東條款，也要全約簽字。次日，政府把主張簽字的通告致電各省，名為征求意見，實(shí)為爭取支持。6月3、4兩日，北京學(xué)界繼續(xù)上街演講。軍警根據(jù)徐世昌的禁令，逮捕了近千名學(xué)生，關(guān)在北大三院校舍。軍警還在北大外面搭起帳篷，包圍了北大。

然而“六三”事件卻引發(fā)了更大規(guī)模的聲援活動(dòng)，從上海開始，除了學(xué)生罷課外，商人罷市、工人罷工，把五四運(yùn)動(dòng)推向了最高潮。在全國人民的強(qiáng)大壓力下，徐世昌只好再次改變策略，先是“丟車保帥”，于6月10日下令辭去了曹、章、陸三人的職務(wù);既而施行“苦肉計(jì)”，自己主動(dòng)向參、眾兩院提出辭職。徐世昌的辭職立即在政界引起了震動(dòng)。辭職書剛送到國會(huì)，參、眾兩院的議長就親自登門把原件退回。而徐的政敵、在運(yùn)動(dòng)發(fā)生之初曾經(jīng)大罵徐世昌的段祺瑞，這一次則親至徐宅，對(duì)徐世昌進(jìn)行挽留。次日，各地挽留徐的電文也像雪片般地飛來，一時(shí)頗有“總統(tǒng)一職非徐莫屬”的勢頭。至此徐算是穩(wěn)住了陣腳。

6月28日，徐世昌親自接見群眾代表，表明了政府的態(tài)度，即電告在巴黎的中國代表團(tuán)，如不能保留山東問題，中國將不予簽字。五四運(yùn)動(dòng)要爭取拒簽的目的在表面上已經(jīng)達(dá)到了，徐世昌本人也算保住了自己的地位。

在被曹錕、吳佩孚逼下臺(tái)之后，徐世昌回到位于天津的公寓，過起了詩、書、畫陪伴的“隱逸”生活。他出身翰林，博學(xué)多才，文章詩詞書畫皆精，傳統(tǒng)文化造詣很深，且頗有成就。他的詩、書、畫不輕易送人，因而流傳不多。退隱后，他在北京的班大人胡同設(shè)立“徐東海編書處”，編《清儒學(xué)案》208卷，并創(chuàng)作詩詞5000余首，楹聯(lián)一萬余副，多為質(zhì)量上乘之作。如不從政，成為國學(xué)大師，或書畫名家，也未可知。

1939年6月6日，徐世昌于天津病逝，享年85歲。