1902年8月15日（清光绪二十八年七月十二日），直隶总督
袁世凯，代表清政府在天津接收侵华英国、俄国、德国、法国、美国、日本、意大利、奥地利八国组成的军事殖民统治机构“天津临时政府”（因该机构设在原直隶总督衙门，俗称“督统衙门”），并于当日成立
天津巡警总局，开始了清末地方警察机构的创设。
年底，袁世凯为扩充天津警力，将天津巡警总局改为
天津南段巡警总局。增设天津北段巡警总局，管辖天津市金钢桥以北地区，以
段芝贵为总办，北段总局设在贾家口。北段巡警分设于西沽、塘沽、山海关、秦皇岛、北塘等处。
光绪三十年(1904)九月，经袁世凯奏请，清政府成立了
巡警部，袁世凯推荐其亲信赵秉钧任右侍郎；南段巡警总办遂改由段芝贵继任；北段巡警总办改由刘金标充任。至清末，天津警察约有5000人。
天津警察机构的创设，为清末地方警察机构建设起到了重要的示范作用。天津巡警总局建立伊始，内部机构设置总监房（掌管文牍、财会、后勤）、探访局（专司侦查）、捐务局（专司旅店、车船、渡口、妓院等管理局和收捐）、警务学堂（负责警员培训）。外部机构设置东、西、南、北、中5个巡警分局，每个分局下设若干巡警棚（民国初年将巡警棚改为派出所），每棚设若干巡警。天津南段巡警总局、天津北段巡警总局分设后，巡警机构更趋细化，建有对警务管理的督察处；负责对违规警员稽查的稽查处；担负办公、统计、承办会议的办公处、统计处、会议处；承担治安管理的马巡队、河巡队；应付紧急和日常警务活动的备差队、差遣队；承担灭火任务的消防队；负责审讯和关押人犯的发审处和待质所（拘留所），以及负责警员诊疗的养病室等等，警种齐备，功能齐全，而且各种警务章程齐备。
光绪三十二年(1906)，原直属于直隶总督衙门的工程局和捐务局的全部，以及卫生局的部分机构，并入巡警总局。巡警总局权力扩大，承担了治安、捐务、工程、监督卫生等事务。
宣统二年(1910)四月，直隶巡警道在天津成立。首任道员为舒鸿贻。同时，将天津南、北两段巡警总局合并，改称直隶全省警务公所。翌年，南、北两段复分，南段巡警总局隶属于巡警道；北段巡警总局隶属于新练军，仅辖西、北2区。