Membuat aliansi politik dengan Permaisuri Janda, dan menjadi musuh abadi Kaisar Guangxu, Yuan meninggalkan ibu kota pada tahun 1899 untuk penunjukan barunya sebagai Gubernur Shandong. Selama masa jabatannya selama tiga tahun, Pemberontakan Boxer (1899-1901) meletus; Yuan memastikan penindasan Boxer di provinsi itu, meskipun pasukannya tidak mengambil bagian aktif di luar Shandong itu sendiri. Yuan memihak faksi pro-asing di Pengadilan Kekaisaran, bersama dengan Pangeran Qing, Li Hongzhang, dan Ronglu. Dia menolak untuk berpihak pada Boxer dan menyerang pasukan Aliansi Delapan Negara, bergabung dengan gubernur Cina lainnya yang memerintahkan tentara modern yang substansial seperti Zhang Zhidong yang tidak berpartisipasi dalam Pemberontakan Boxer. Dia dan Zhang mengabaikan deklarasi perang Permaisuri Janda Cixi terhadap kekuatan asing dan terus menekan Boxer. Kelompok ini dikenal sebagai Perlindungan Saling dari Cina Tenggara. Selain tidak melawan Aliansi Delapan Negara dan menekan Boxer di Shandong, Yuan dan pasukannya (Divisi Kanan) juga membantu Aliansi Delapan Negara menekan Boxer setelah Aliansi merebut Beijing.
pada bulan Agustus 1900. Pasukan Yuan Shikai membantai puluhan ribu orang dalam kampanye anti-Boxer mereka di Zhili. Yuan beroperasi dari Baoding selama kampanye, yang berakhir pada tahun 1902.