议委派吴为山西巡抚。
不知是因为良弼的建议，还是出于稳住吴禄贞的需要，这之后不久，任命吴禄贞为山西巡抚的电谕就下达了。其实，吴禄贞的电报完全是糊弄良弼的，为的是争取时间。与此同时，他与山西方面的联络却在暗中加紧进行。
11月7日，这是非常重要的一天。经过何遂等人的穿针引线，阎锡山同意与吴禄贞会晤，以便达成最后协议。会面地点定在娘子关正太铁路车站。当天下午1时左右，吴禄贞由石家庄赶到娘子关，随同他前往的有张世膺、何遂和孔庚等，均为吴的同志。阎锡山事先已乘火车抵达，亲自在车站恭候。接着，便召开了会议。参加会议的有山西的一些重要将领。何遂回忆说，会议开始后，阎锡山请吴禄贞训话。吴便登上讲台发表演说。他说：“兄弟们！现在山西的成败很要紧。山西的独立使京畿震动。我已经和二十镇统制张绍曾、协统蓝天蔚联系好了，山西的军队，张、蓝的军队加上我们第六镇的队伍，会师北京是一定可以成功的。”
接着他又分析了形势，作了鼓动。在场的人都屏息静气，认真地听着。会场鸦雀无声，人们的心情都显得很激动。吴禄贞最后说：“现在北京授命我做山西巡抚，我是革命党人，这对我真是笑话。阎都督是你们山西的主人，我是替他带兵的。”阎锡山这时从一旁站起来，振臂高呼：“我们拥护吴公禄贞做燕晋联军大都督！”台下立时欢声雷动。会议最后决定成立燕晋联军，由吴禄贞统一指挥。
当天晚上，吴禄贞返回石家庄。此时，他的心情是紧张而兴奋的。整个计划都在顺利进行。可谓箭在弦上，一触即发。然而，他万万没有想到的是，一场阴谋这时正在朝他悄悄逼近。
就在吴禄贞去山西时，一个危险的人物来到了石家庄。此人就是当年被吴禄贞查处的第六镇第十一协原协统周符麟。周符麟一到，便把自己过去的一些老部下召集到一起，鬼鬼祟祟地开起会来。这些情况，很快就反馈到了吴禄贞那里，但吴却没有认真对待。何遂回忆说，当晚，他随吴禄贞从山西回到石家庄，就听到风声，说是周符麟到石家庄来了，正暗地召集军官们开会。他赶忙把这情况报告吴禄贞，想引起他的警惕，可吴禄贞说：“不要紧的，骑兵营长马蕙田担任警戒，他是我的心腹，靠得住。”
吴禄贞说的马蕙田是江苏铜山人（一说是安徽人），保定速成学堂毕业，时任马队第六标第三营营长，人很年轻，长得也很英俊。吴禄贞对他颇为信任，特地指定他的营担任自己的卫队。然而，马蕙田却是一个不值得信任的人，他是周符麟的老部下，绰号赛吕布，心狠手辣。周符麟一到石家庄，首先就把他找了去。可吴禄贞却蒙在鼓里，居然把他视为心腹，丝毫没有警觉。
何遂为谨慎起见，提醒吴禄贞还是调换一下卫队，以防万一。他建议说：“山西的队伍就快到了，是否派一营人来做你的卫队？”但吴禄贞却没有同意。何遂事后分析说，吴禄贞没有采纳他的建议，并非他没有一点疑惑，只是他的性格太要强，也太自信，他不相信那些人胆敢向他动手，更不肯向他们示弱。
据时任马队司令的元柏香回忆说，吴禄贞被刺那天晚上，他在站台上遇见马蕙田手下的一个排长于文泰。于文泰过去与他曾在六镇共过事，系拜盟兄弟，他悄悄透露说，今晚马蕙田要刺杀吴统制，你们早作准备。元柏香听他这样说，赶紧去找司令部参谋瞿寿程，让他尽快转告吴禄贞。当晚，吴禄贞从山西回来，听说这事，旋即把马蕙田叫来，厉声问道：“听说你要杀我？要杀，你就杀吧！”
马蕙田连忙跪倒在地说：“统制待我甚厚，我天胆也不敢。”
吴禄贞哼了一声，说：“我量你也不敢！起来去吧。”
元柏香的回忆与何遂有相同之处，即吴禄贞事先已获知风声，只是他并未认真对待。这不能不说是一件非常令人遗憾的事。
事后据调查，谋杀吴禄贞的凶手就是马蕙田，参与谋杀的还有马手下的一些军官。关于刺杀的过程有许多版本，但有一点是肯定的，那就是马蕙田首先动的手。据说他是借请安为名，跪下后，乘吴禄贞不备，突然掏出手枪向吴射击，接着手下人一齐动手。吴禄贞身中数弹，在场的张世膺、周惟桢也未能幸免。谋杀发生的时间约在夜里1时左右。吴禄贞死时年仅三十二岁。
刺杀发生后，由于事发突然，枪声一响，石家庄驻军顿时惊慌失措，一下子炸了营。第六镇吴鸿昌部首先撤离，京旗第一镇宫长贵部和山西援军也胡乱地放了一阵枪，随后退走。石家庄很快成了一座空城。凶手也乘乱逃之夭夭。
吴案震惊了全国，朝野上下，全国各界无不反应强烈。这种公然暗杀高级官员的事件，在当时受到普遍的指责。良弼下令悬赏缉凶。朝廷迫于压力，也饬令袁世凯进行查办。11月8日，袁世凯委派段祺瑞查办此案。段祺瑞受命后，成立专门调查组，大张旗鼓，声势搞得很大，颇有不查清此案绝不罢休的架势。可查来查去，却毫无结果，最后连个下文也没有了。
吴禄贞的死，一般认为这是周符麟指使马蕙田等人所为。从表面看也确是如此。但是，如果说此案仅仅只是周符麟挟私报复的话，似乎难以让人信服。首先，周符麟报仇不早不晚偏偏发生在吴禄贞就任燕晋联军总司令，即将率部进攻北京的前一天，这难道仅仅是巧合吗？其次，是谁给了周符麟那么大的胆量？而且整个刺杀过程也是经过周密计划，刺杀行动也一路绿灯。特别是作为第十二协协统吴鸿昌，刺杀发生时枪一响居然不顾司令部安危，带头把部队撤了出去，这也有悖常理，令人生疑。甚至有一种传闻说，吴鸿昌也参与了此事。
种种迹象表明，吴禄贞被杀并不像单纯的仇杀那么简单，在其背后可能隐藏着更大的阴谋。那么，究竟谁是幕后黑手呢？
嫌疑最大的有两个：一是清政府，二是袁世凯。吴禄贞鼓动二十镇发难，截军火，劾荫昌，组织燕晋联军，合击北京，这对清政府构成极大威胁。清政府除掉吴禄贞，符合清政府的意愿，但载涛的回忆否认了这种可能。他说，吴禄贞被刺是朝廷干的并不可信。清朝当权各亲贵，在武昌起义的冲击下，早已慌作一团，形成朝不保夕的状态，连袁世凯的牢笼都不得不甘受，哪有处理吴禄贞的余裕。况且良弼又是吴禄贞的平生知己，如何能够公然下手买凶刺吴？