湖北新军不断扩展，军火需要越来越多，原来的湖北枪炮厂乃国内制造军械专厂，经过不断扩充，厂内“分厂林立，厂各有名，已非枪炮二字所能包括”，乃于1904年改为湖北兵工厂。张之洞又仿照日本兵工厂皆用武员之例，委任张彪为兵工厂会办，黎元洪充武提调。所有四厂精求制造，慎选匠首，考核工作精粗，物料美恶，价值虚实，等等，均责成张彪率同黎元洪悉心筹划。
随着新军编练工作在各省逐步开展，清朝政府为了检阅军事力量，提高编练新军的军事水平，继1905年北洋河间秋操之后，决定于1906年10月在河南彰德府(治今安阳)举行第二次军事演习，并派袁世凯、铁良前往校阅。参加这次军事演习的，一方是北洋军组成的北军，从驻扎南苑一镇、山东一镇中各抽调一部分兵力，编作一混成镇，加上京旗一镇抽拨一混成协组成；一方是由湖北抽调一镇与河南一混成协组成的南军。北军由段祺瑞任总统官，张怀芝为统制，曹锟任统领；南军的总统官为张彪，统制是黎元洪，统领为王汝贤。因为张彪自知不能胜任，就举荐黎元洪代己行使总统官之职。
黎元洪虽然是位武官，但是经过新式军事学校的培养，本人又“平时手不释卷”。湖北新军督练处印刻的有关军事方面的书籍，他阅读得更加仔细，所以既懂军事技术，又有一定文字修养。按照陆军规制，凡是临操临战，司令官发布命令，必须于五分钟内草成。张彪常以此等事托付参谋官暗中预拟。而黎元洪则无论是在平原还是在崇山峻岭，随时随地都能在规定的时间内发出四五百字之命令，而且辞简意赅，令所有的将校弁兵均能明晓。彰德秋操期间，10月22日，南北两军马队在汤阴县东南后小滩、士德村之间，演习冲锋战法；23日，两军马、步、炮队在汤阴县东北十里铺附近，演习遭遇战法；24日，两军在彰德府城东南马官屯一带演习攻击防守各法；25日，举行阅兵仪式。演习期间，需要发出很多指挥命令，黎元洪均能在五分钟内准确下达。这次来自国内各省乃至国外的观操人员很多，由于演习得法，获得中外观操者们的普遍好评。11月1日，袁世凯向清朝政府奏报说：“至就四省军队分析衡论，湖北一镇，经督臣张之洞苦心孤诣经营多年，军容盛强，士气健锐，步伐技艺均已熟练精娴，在东南各省中，实堪首屈一指。”此外，在射击技术中，湖北新军也获得了最优等奖励。
河间秋操与彰德秋操都是在北方平原地区进行。平原战法运用于南方江湖地区，就不一定合适了。为了使军队能够适应南方复杂、多变地形，具有作战能力，1908年，清朝政府又决定在安徽太湖一带举行第三次秋操，并派陆军部右侍郎荫昌、两江总督端方为校阅秋操大臣。湖北陆军以第二十一混成协为主力，抽调第八镇部分官兵参加，编为混成第十一镇，组成南军；另调驻扎两江各区之陆军，以第九镇各队为主力，将驻苏步队第四十五标、驻江北步队第二十五标一律并入，编为混成第九镇，名日北军。南军由黎元洪指挥，北军由徐绍桢统率操演。于11月18日开始在太湖附近演习，两军对垒。黎元洪作为南军的实际指挥者，事前做了充分准备，操演期间指挥若定，使北军三战三败，时人讥为“三战三北”。这次秋操，正值光绪皇帝和慈禧太后相继去世，安庆新军炮队队官熊成基又发动了反清起义，操演被迫草草收兵。秋操结束后，黎元洪获赏戴顶带花翎。
由于在秋操中有不俗的表现，黎元洪在军界声名鹊起。从此，黎元洪“知兵”的美名不胫而走。
黎元洪身为湖北混成协统领，由于少时寒微，加上性格宽厚，及至身居高位，也还有几分平民作风。平时很少摆什么架子，对部下特别是士兵十分爱护。所以，在湖北新军中，黎元洪不仅以善于驭兵着称，也以爱兵而深受部下拥戴。
清朝末年，在军队中普遍存在着克扣军饷、中饱私囊的现象。第八镇统制张彪，平素就以贪污军款闻名。黎元洪在这方面则与之截然相反。他严于律己，不仅每次都是按期照发所管辖的第二十一协的军饷，而且还用多余之资，设立了一个被服厂，为士兵增添衣物。所以，他管辖的士兵衣装整齐，全然不似其他的部队士兵着装破破烂烂，从而给人以军容雄壮之感。
黎元洪虽然身为高级军官，但是与士兵一样，严守军纪。当时，军中管带以上的军官平时多宿于私宅。而黎元洪则不然，每月仅返私寓两次，其余时间皆宿于军营司令部。特别难得的是，他在军中的生活起居像普通士兵一样，唯军号是从。早上起床号鸣即起，晚间熄灯号响即灭烛就寝。即便是酷暑时节，他也决不在外纳凉。即使逢年过节，黎元洪也经常在军中与士兵同甘共苦。有人曾劝他归家团聚，他回答说：“彼兵士何尝无家？我为领袖者，可不以身作则乎！”新年之际，黎元洪还命子女到军中给士兵拜年。每逢军中举行宴会，黎元洪常常亲自为士兵倒酒。这在等级森严的清末军界实属不易。
黎元洪不仅自己平时注意学习，而且对于军中读过书的士兵，还格外看重。他特别规定士兵入伍时要完成命题作文，优秀者入伍后可以免去挑土等劳役。为了鼓励士兵学习文化，他亲自带头去军事学堂听课。当时，黎元洪是湖北第二镇的统领。许兆龙回忆说，他每次前往司令部誊写通知的时候，总会看见黎元洪在抄写大小字或阅课《劝学篇》。当时军中有一个秀才叫张之善，因为家贫母老，求生无计，投入到黎元洪的麾下当兵。张母雪天上山砍柴，不料失足坠地而死，张之善悲痛欲绝。黎元洪得知后，亲自赶到张之善所住的兵棚吊慰，并且赠送奠仪银元八十元，让张之善请假归葬其母。同时以陆军特别小学堂会办的名义保送张之善为智字斋的学兵，以慰其心。由此可见黎元洪对有文化士兵的尊重与照顾。
黎元洪任协统期间，正值湖北革命风潮激荡。身为湖北新军协统的黎元洪虽不赞成和支持革命党人的行动，但在处理类似革命党人的事件上，向来以治军开明谨厚着称的他表现得较为开通豁达，绝少用狂暴滥杀的手段。1904年7月，刘静庵投奔黎元洪所辖的先锋营。科学补习所成立后，刘静庵积极筹划响应黄兴组织发动的长沙起义。恰值黄兴自长沙来信联络，不幸误入文案刘稚亭手中，刘稚亭十分惊骇，立即禀报黎元洪。黎元洪作为顶头上司，得报后并没有马上采取行动将刘静庵抓捕，而是叮嘱刘静庵以有病为理由辞去军营职务，并将黄兴来函销毁。刘静庵离开军营后，又积极组织日知会。1906年，日知会密谋响应萍、浏、醴起义。事泄之后，刘静庵、梁钟汉、朱子龙等相继被捕，黎元洪属下的三十一标三营督队官季雨霖也在被捕的名单之列。季雨霖在候审所关押了一年多，黎元洪以治病为由把季雨霖从关押所中保释出狱。
1909年，两湖地区发生水灾。为了预防灾民暴动，黎元洪属下的四十一标驻防各县。翌年5月，长沙发生了抢米风潮，军队中的革命党人潘康时、黄申芗等人想趁机发动事变，不料也被察觉。四十一标撤防回到了武汉，黎元洪将队官潘康时传到协统司令部询问。
黎元洪问：“汝队有人组织革命党，汝胡置不问？”
潘康时答道：“有程度稍优之士兵若干人，常集合研究学术，无所谓组织，更无所谓革命党。”
“现查革命党尽系如此，汝不严禁，反从而庇护之。”
潘康时见遮掩不过，只得出走日本。黎元洪也没有深究、治罪潘康时，而是授意部下诬告潘康时吸食鸦片，并以此为由将潘撤差开除。其实，黎元洪此举是放了潘康时一条生路。潘康时走后，由施化龙接任队官之职。施化龙到任之后，对革命党人的行动严密监视，遍布心腹，四处探听消息。不出三个月，施化龙就告发杨王鹏等人秘密结社，图谋不轨。黎元洪接到报告，对施化龙说：“此事万不可声张，恐大帅闻之，更难处理。”随即将那些被探听出来是革命党的士兵撤差开除了事，这又在一定程度上保护了革命党人。
黎元洪不仅对自己的部下相对宽容，就是对一些革命激进分子，一般也甚少滥杀。1910年，时任汉口租界《楚报》主笔的张汉杰，因在报上发表激进言论，抨击时任湖广总督的陈夔龙，结果惹怒陈夔龙。他责令第八镇统制张彪派兵到汉口，不仅查封了报纸，还把张汉杰拘捕到陆军执法处审讯。黎元洪见状，利用自己与军法处处长铁忠的私谊，替张汉杰说话。他对铁忠讲，张汉杰不过是一介弄笔的书生，因为口舌的刻薄而招致杀身之祸。如果处罚他，将会引起社会舆论的批评。铁忠听信了黎元洪的话，经过向陈夔龙反复请示和争取，最后只判了张汉杰一年徒刑。不久陈夔龙调任直隶，张汉杰随即也被释放。这其中若没有黎元洪的从中斡旋，张汉杰的牢狱之灾恐怕更长。
总之，黎元洪常常是以开明谨厚的形象出现，在湖北军政各界的口碑甚好。虽然他不是革命党，但温和的做法，颇获革命党人的好感。这也为后来黎元洪被逼为都督埋下伏笔。
