1912年8月，保定陆军军官学校校长蒋方震辞去了校长职务，袁世凯便任命曲同丰为该校校长，他担任该校校长后，大力整顿校纪校规，增添学术科目，扩充教育设备，对学生的管理顾为严格，教学秩序较好，校貌有很大改观。该校三期学生张治中在其《保定军校求学日记》中写道：“（曲同丰）接办伊始，即严加管理，雷厉风行，教育上始有可观者。”该校一至三期（1912-1916），即曲同丰任校长时期，学生成绩优良，后来不乏成才人物。如白崇禧、刘文辉、刘建绪、刘峙、何健、陈铭枢、张治中、李品仙、陶峙岳、唐生智、黄绍竑、蒋光鼐、蔡廷锴等，均是这一时期的学生，而后成为有名的将领。曲同丰在保定军校的业绩，为后人所称道。曲同丰与蔡锷在滇相处甚厚，袁世凯称帝，他与蔡锷密议离京赴滇举义，共讨帝制。不幸事为当局所侦知，出人受到监视，未能如愿远离。

1915年底至1916年初，山东讨袁军兴起，居正、吴大洲分别组织中华革命军、山东护国军，统称民军，占领胶济路沿线潍县、周村各要地。这个时候，山东民军与在鲁之北洋军时有冲突，相持不下。山东督军张怀芝与驻扎在潍县的北洋陆军张树元的第五师正想借助外力消灭民军，这给他们创造了一个机会。革命老人谭人凤作为“和事老”于7月上旬前赴鲁省调解纠纷。8月，段祺瑞又以国务院名义命曲同丰会办山东军务，协助张怀芝处理当地军事善后事宜。曲同丰“携带关防、随员”等赴鲁，经协商，居正、吴大洲等同意政府收编民军，民军朱雾青一师改编为一旅，吕子人一师仅编为一混成团。吴大洲所部同时被改编为一旅。1917年8月6日，黎元洪为其酬功，授陆军中将。

张勋复辟事起，段祺瑞命曲同丰为讨逆军参议助第八师王汝勤率师讨伐。以曲同丰讨逆有功，晋勋三位，并授一等大授宝光嘉禾章。是年8月，段祺瑞政府下令对德宣战，10月9日，又赠曲同丰二等嘉禾章，并任其为将军府参军。对德绝交后，段祺瑞命曲协助陆军总长靳云鹏，讨好日本。

1919年5月，靳、曲分别以中国陆军军事协商委员长、委员的身份，与日方签订《中日陆军共同防敌军事协定》。段祺瑞为对付异己，借参战之名编练参战军三个师，设参战军事训练处，曲同丰初任参战军军士教导团团长，继升任参战军第一师师长，驻北苑训练。于1919年8月改为边防军，曲同丰仍任边防军第一师师长。10月15日，大总统下令给予曲同丰等人一等文虎章。次年元旦，徐世昌应段祺瑞之请，下令奖参战出力人员徐树铮等43人，其中曲同丰晋勋四位。

1920年，曲同丰在段芝贵摩下任第二路（西路）军司令兼前敌总指挥，设司令部于松林店，其对手是吴佩孚。17日涿州一役，皖系第十五师刘泡部哗变溃退，直系肖耀南、龚汉治、彭寿莘等部乘虚而人，奉军亦投人战斗，支援直军，曲同丰因之腹背受敌，处境极其困难。原来，曲同丰与吴佩孚有师生关系（曲是吴在军校的老师），又是同乡。曲同丰被围时，吴佩孚主动派遗使者持书劝降，声言请曲至军部商议双方息争之策，为求保全，曲同丰去吴营会谈，一到就被扣押，被解往直系大本营保定。8月7日，战事终止，曲同丰以败军之将，被褥夺军官、军职及勋章勋位，交付陆军部惩办。1922年春，曲同丰免于办，即息影津门，不问政事。

第二次直奉战争爆发后，段祺瑞东山再起，成立临时执政府。曲同丰又出任军事参议，并晋升陆军上将。

1925年2月，段祺瑞征聘勋臣宿将，成立政治、军事两善后委员会。5月16日，曲同丰与王士珍等8人，被聘为军事善后委员会委员。曲在善后会议上提出“军官保障法应列于宪法之急议”凡三条，颇有见地。段祺瑞先任曲同丰为执政府航空署署长，刚就职，又派其兼任航空总司令。曲同丰上任伊始，即在报端刊登启事，对于署内人事有所安排，婉拒自“后门”引进人才。4月19日，段祺瑞处境困难，决心下野。次日即率曲同丰、吴光新等亲信由京去津，执政府至此寿终正疫。

1926年夏，曲同丰投入张宗昌之直鲁联军，出任直鲁将校实施学校校长及第十七军军长，但无实绩可言。

1929年3月9日，曲同丰突遭枪击死于天津寓所。曲与段祺瑞关系非同一般，与勒云鹏、徐树铮、傅良佐并称为段手下的“四大金刚”。曲死后不久，国民政府以其有功于民国予以明令褒扬，并将其生平事略宣付史馆。