1912年5月，袁世凱正式頒佈任命令，授陳為黑龍江、濱海兩省護軍使，兼兩省巡按使事宜，既握有兩省軍政指揮權，可統轄軍隊、鎮守邊疆，又兼管民政、財政等地方事務，是北洋政府時期對邊疆實權派的典型任命。
這一時機的選擇極考量：3月袁世凱剛過南京留守府等職位穩住南方革命勢力，4月完對中央政權的初步掌控，5月便著手安邊疆實力派。此時陳已通電效忠、整頓好兩省秩序，袁世凱過這一任命，既認可了陳的實際地位，又將其納北洋系，實現“以轄權”的制衡，同時借陳的軍事力量防備沙俄與日軍異，一舉多得。
收到袁世凱任命後不久，陳便帶著東北特產與重金厚禮，親自趕赴京城拜見。面見袁世凱時，他態度恭敬，反覆強調“黑龍江、濱海兩省始終以中央為尊，絕無半分割據之心”，又表態“今後願唯大總統馬首是瞻，為維護國家統一、鎮守邊疆鞠躬盡瘁”，句句切中袁世凱“拉攏實力派、穩固統治”的心思。
袁世凱本就對陳“率先效忠”的舉十分滿意，又見他行事懂分寸、會表態，當即對其大加表揚，不僅賞賜了不金銀綢緞，還拉著他的手說“東北邊疆有你在，我放心”，明裡暗裡出“後續會予更多支援”的訊號。
陳在京城逗留了五日，除了拜訪袁世凱，還按徐世昌的提點，去北洋系幾位核心將領與政府要員的府邸走，送上合宜的禮，既不顯得刻意攀附，又維繫了人脈。最後一日，他專程去徐世昌府邸拜訪，兩人關起門來談許久——徐世昌叮囑他“回東北後需穩紮穩打，既要擴實力，也要避鋒芒”，陳則將自己對兩省未來發展的規劃簡要說明，兩人達默契。
而陳此行最大的收穫，遠不止於場人脈。他利用夜間空隙，悄悄行：先是潛京城幾位清朝老、不法商人的府邸，將他們私藏的金銀珠寶與珍貴文收進空間；隨後又冒險靠近故宮外圍，趁守衛接的間隙，將部分未被妥善保管的國寶（如古籍善本、青銅禮）悄悄收進空間，避免未來軍閥混戰中遭損毀或流失。他心中打定主意，這些文待天下安定後，必盡數捐給國家。
離開京城時，城因幾府邸“失竊”已泛起小範圍混，但陳對此絕口不提，只帶著隨從低調北上。中途在天津停留一夜，他又故技重施——針對天津租界洋人暗中收購的中國文、以及本地劣紳私藏的珍寶，再次出手收進空間，堅決不讓這些國寶流海外。
待天津也因“財失蹤”陷混前，陳已帶著隨從登上前往東北的火車，一路順利返回黑龍江。
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