皇帝任命徐兆魁为应天府巡抚，督办南直隶的清丈田亩。
徐兆魁是个七十五岁的老臣了，他的履历算得上是清正廉明，爱民如子。
万历二十年春，徐兆魁巡视居庸关、山海关和雁门关等地，六月巡视湖广。时值粮荒，当地百姓因官府不发救济粮而聚众闹事。他查明此事后，即启奏朝廷，作出恰当处理，平息闹粮事件。
守陵太监孙政诬陷潜江、钟祥两县令，皇帝下令逮捕钟祥县令，免去官职。潜江县令则命抚按逮捕。徐兆魁查明事实真相，即启奏朝廷，说抚按专制一方，没有内臣逮捕人的道理。潜江、钟祥两名县令都是忠臣，不应治罪，两县令才得以赦免。
万历年二十二年，徐兆魁清理了一些冤假错案，救活被冤屈的死囚三十余人，释放被错判充军或徒刑的罪犯六十余人。百姓感其活命之恩，为他建生祠。
万历二十七年，徐兆魁协助考核京城官吏的政绩。大理寺正卿吴定、太常寺少卿傅好礼，因向皇帝进谏而被排斥。徐兆魁主持正义，竭力为之争辩，澄清是非。南康府知府吴宾秀、知县吴一元被太监李道诬陷而遭逮捕。徐兆魁明辩忠奸，尽力为其伸冤。
万历二十七年二月，徐兆魁巡抚应天府，秉公办案，执法甚严，使皇亲国戚的非法行为有所收殓。是年九月，父亲去世，奔丧归里。
徐兆魁为人忠厚老实，仗义疏财，精通经术，有应变之才。他乡居十余年，造福桑梓。曾修改寒溪河道，开塘养鱼，兴建尚书府和徐氏大宗祠。将朝廷赏赐他的钱财，尽数赠予东莞善堂。
万历三十三年徐兆魁任浙江监察御史，巡抚应天府。他获悉广东乡试举人数额较少，便三番四次请求朝廷增加数额。其时，淮安巡抚李三才，舆论对其不满，世人议论纷纷。徐兆魁前后上数十道奏章弹劾他，请求免去他的职务。