1911年5月，清廷宣布“皇族内阁”名单和颁布铁路国有政策以后，全国舆论哗然，抗议浪潮高涨。张謇面对大厦将倾的局势，试图对清政府进行仁至义尽的最后挽救，眼见清廷病入膏肓，决心亲自赴京直谏控制最高权力的摄政王载沣，顺便请求清廷批准他的中美合作投资计划。
6月26日，张謇抵京，北京车站气氛热烈，王公大臣及六部九卿均有代表或子弟盛情欢迎。
7月1日，摄政王载沣召见张謇。双方交流了戊戌以后的张謇辞官创办实业的情况。张謇除请求批准绅商组团赴美报聘和中美合作投资银行、航运业以外，还坦诚地向这位先帝的胞弟陈述了自己对时政的看法：第一是各省灾患迭起，民生疾苦，朝廷须知民情民隐，咨议局为沟通上下之机关，朝廷必须尽快恩准召开国会，议决此等大事；第二是商业金融的困难，商业衰败，金融业管得太死，朝廷要尽力设法振作商业，放活金融；第三是中国和美国之间的交流要增强加多，特别是民间的往来要增加，以避免他国疑忌，等等。这些建议虽有重要价值，但无补于已经一触即发的危急局势。
之后，张謇赴东北考察。
张謇考察东三省结束后，于8月12日回到了上海。尽管四川等省保路风潮已席卷全省，形成不可遏止的全民抗议斗争，张謇仍不放弃赴美报聘计划。他到上海的第二天，就与友人商谈中美合办银行、航运的办法，并与赵凤昌研究在上海设立商务总会报聘事务所的事项。这时候，大生纱厂在湖北开办的纱、布、麻、丝四厂已更名大维公司，正在火速筹建。张謇又偕刘厚生等赴武汉参加大维纱厂的开工典礼。张謇一行于10月4日到达武汉。三天后，大生资本集团在这个长江中游工商口岸的第一个轻工企业——大维纱厂正式开工。张謇主持了庆典活动，又出席了频繁的应酬宴会，以扩大自己在湖北的经济实力和社会影响。
10月10日，革命党人彭楚藩、刘复基、杨洪胜被捕就义，武昌全城戒严，张謇此时才感到事态严重，第二天，宵禁解除，晚上8时，张謇登船离开武昌，在他向朋友们挥手告别的时候，看见武昌草湖门一带火光四起，绵延数十丈，随着火光的跳动，似乎还隐约听到远处传来沉沉的炮声和枪声。张謇没有想到，就是这堆篝火，指挥武昌各路新军，一举攻克武昌重镇，在中国大地上成立了第一个革命政府。
在此历史转折关头，张謇彷徨了。他怕社会的激烈动荡不仅会影响自己正在走向欣欣向荣的实业发展，而且战火的蔓延会引起国家的分崩离析，甚至“外人乘机生衅”。于是他便试图以武昌起义为筹码，逼迫清廷“改组内阁，宣布立宪”。
1911年10月11日，张謇抵达安庆，本来是应安徽巡抚朱家宝之约讨论治淮事宜，但安庆新军已经不稳，竟“无暇更说导淮事矣”。15日，张謇到江宁，立即找铁良和两江总督张人骏，要求他们“援鄂”，扑灭武昌起义。但是铁、张二人予以拒绝。17日，他赶到苏州，与江苏巡抚程德全商议后，与雷奋等人在旅馆里撰写了《鲁抚孙宝琦、苏抚程德全奏请改组内阁宣布立宪疏》。疏稿提出：革命起义，已是“止无可止，防不胜防论者俞谓缓急之图必须标本兼治，治标之法，曰剿曰抚，治本之法，不外国民好恶，实行宪政”。这是他借革命压清廷实行君主立宪的最后一搏。但他已经怀有“知其不可为而为之”的绝望心情。
10月21日，张謇又以江苏咨议局名义“致电内阁，请宣布立宪，开国会”。武昌起义震动了全国，震动了世界，在短短一个月的时间里，全国有14个省份相继宣布独立。革命的浪潮迅猛发展，使张謇受到了强大的冲击，最后不得不接受革命的洗礼。在杭州、苏州，立宪派联络部分官兵兵不血刃便脱离清廷宣布独立。张謇的友人汤寿潜、程德全也分别被民众推举为浙江、江苏的都督，他们的行动对于徘徊在十字路口的张謇产生了不小的影响，张謇对革命和革命党人的印象发生了改变：革命并非毁灭一切，他仅仅否定了本来已经失去生命力的清朝专制制度。革命党并非偏激狭隘，好走极端的“乱党”，他们只是用强硬的方式将不肯退出历史舞台的清朝推翻。大势所趋，人心思变。因此，他怀着惆怅和喜悦交织的心情，转向革命，走向民主共和的道路。张謇生性耿直、务实，一旦认定的事，下决心去做，就竭尽全力，不达目的，誓不罢休。
1911年11月6日，张謇向袁世凯发出电报，劝他正视国内现实，尊重国人“趋于共和”的选择，不要与革命党人为敌，应当立即前往北京，争取南北达成协议，确立共和政体。当时通州革命党人也在酝酿起义，地方形势不稳。张謇立即与上海民军取得联系，决定对通州实行“和平光复”。11月8日晚，沪军都督府派遣前狼山镇游击许宏恩，带领兵船前往通州，因张謇已去了上海，所以由他的三哥出面，带领绅、学各界人士，以及学生数百人前往江岸列队欢迎。通州军政府成立后，他的三哥被推举为总司令，大生系统各企业照常生产。张謇得知家乡稳定后，便安心在上海、苏州等地奔走，谋求全国政治局势向有利于民主共和的方向发展。
11月21日，张謇当选为江苏临时议会议长。12月14日，他义无反顾地剪掉了作为清朝臣民标志的发辫寄回家中，并在日记中写道：“此亦一生之大纪念日也。”袁世凯这时已经接任了内阁总理大臣，他为了提高新内阁的声望并收买东南人心，接连发出邀请张謇出任江苏宣慰使和农工商大臣的电文。张謇发表《辞宣慰使、农工商大臣电》，公开表示与清王朝决裂的态度，同时，他接受了江苏军政府授予的两淮盐运使的任命。
当时驻守南京的江南提督张勋决心顽抗到底，不愿归顺共和。革命方面的江浙联军只好立即发动会攻南京的光复之战。江苏军政府都督程德全亲临前线督师，由张謇出镇苏州。南京之战十分激烈，张謇以江苏省议会的名义送牛50头，酒1000瓶，又以通海实业公司的名义送银6000元，面1000袋，布1000匹，犒赏攻城联军。
12月1日，江浙联军经过浴血苦战光复南京，在同盟军领导人宋教仁支持下，张謇等按原定计划协助程德全以江苏都督身份移驻南京，取得了江苏全省军政大权。
张謇感到，全国政治形势已发生了根本的变化，清廷已退出了统一全国的政治权威地位，取而代之的，是以袁世凯为代表的北方实力派和革命党为代表的南方民主共和势力。他认识到，要结束南北对立，统一全国，不能靠战争，只能靠和平方式，而实现和平统一的唯一途径是实现民主共和制度。张謇对形势的判断是冷静的、清醒的。他顺应历史潮流，实现了一生中最重要的转变。革命党人欢迎他的转变，对他极为尊重，袁世凯也极为重视张謇，因为张謇是一位极有威望的江南绅士，笼络了张謇，不仅可以得到东南上层绅商的支持，而且可以得到南方革命党人的谅解。12月7日，袁世凯派唐绍仪为代表，前往上海和谈。12月18日，南北议和在惜阴堂正式开始。
为了促成南北议和和临时政府的建立，张謇与程德全、章炳麟、赵凤昌议创统一党。他们的政纲包括：团结全国领土、行政区域；完成责任内阁；注重民生，采用社会政策；维持国际和平，保全国家权利，等等。统一党于1912年3月宣告成立。这是民国建立后第一个采用政党名称的政治组织。它的主要成员集中在东南地区，基本成分包括立宪派、革命党人、上层绅商和部分官僚，多数是张謇的好友和志同道合之士。
1911年12月25日，孙中山从海外回到上海，立即成为革命党人和一切进步人士关注的中心，张謇特地与他会见交谈。
12月29日，各省代表联合会议公举孙中山为临时大总统。
1912年1月1日，孙中山在南京就任中华民国临时大总统。张謇还在自己住宅的大门对联上，亲笔书写了“民时夏正月，国运汉元年”一联，以纪念这一旷古未有的变局。张謇应黄兴之约，参加了临时政府成立仪式。令张謇感慨不已的是，临时大总统宣誓就职的会议厅就是他一手规划建筑的江苏咨议局新房。就职演说结束后，还宣布了各部领导人选，张謇出任实业总长。临时政府刚刚成立，便处在十分艰窘的境地。财政极端困难，“需款的用途极多，筹款的方法极少，在最初最迫急的当儿，连几十万元都难应手，待用急于星火，筹款难于登天”。张謇奔走于宁、沪、通三地，费尽心力筹措了一百万元，然而“每日到陆军部取饷者数十起。军事用票，非不可行，而现金太少，无以转换而环顾一省又无一钱供给”，百般无奈。孙中山等被迫通过盛宣怀向日本正金财团出让汉冶萍公司50%的股权，以应付财政急需。张謇在上海得知消息后，立即致函孙中山加以劝阻，认为日本别有用心，盛宣怀尤不可信。抵押借款或让股权均有严重后果。此后临时政府秘书长奉孙中山之命向张謇作了恳切的说明。
然而张謇不能“曲谅”此事，他于2月12日正式辞去临时政府实业部长的职务。辞呈上报，孙中山再三挽留，甚至表示愿意对汉冶萍公司抵押借款谋求补救办法，但仍不能说服张謇收回辞呈。正在张謇辞去临时政府实业部长的同一天，袁世凯利用南方民主共和势力，迫使隆裕太后正式颁布诏书，宣布清帝退位。
2月13日，袁世凯把清帝退位的决定正式通知南京临时政府，并信誓旦旦地宣称：“共和为最良国体，世界之所公认，今由帝政一跃而跻及之，实诸翁累年之心血，亦民国无穷之幸福，从此努力进行，务令达到圆满地位，永不使君主政体再行于中国。”
这算是袁世凯在清帝退位以后，为登上大总统宝座，向南方政府宣布政见，保证绝对赞成共和体制。孙中山接到此电，当即履行就职时的诺言，向参议院辞职，把临时大总统的职务让给了袁世凯。
2月15日，参议院正式选举袁世凯为临时大总统。在南京临时政府正式结束前，孙中山等革命民主派为防止和限制袁世凯可能滋长的独裁欲望，在向参议院推举袁世凯继任临时大总统的同时，拟定了三项条件：一是临时政府所在地定为南京，二是新总统必须到南京向参议院宣誓就职，三是新总统必须遵守参议院通过的《临时约法》。
有着强烈个人野心的袁世凯当然不会接受南下，他硬是把临时政府设在北京，至于什么“约法”那就更不在话下了。张謇从社会安定和发展实业的良好愿望出发，深恐南北僵持的时间太长，会引起外国列强的武装干涉，导致国家四分五裂、内乱不止，于是在南北代表议和的情况下，也出来做调解工作。当时由于孙中山辞职，袁世凯即将上台，使南方政府内部发生重大分化，张謇等东南绅商上层纷纷脱离南京临时政府，而希望袁世凯尽快上台，以恢复统一和秩序。革命党人因寡不敌众，只好屈从袁世凯的蛮横要求。袁世凯上台后，张謇并没有马上参加袁世凯的北京政府，他宁愿充当不带南北色彩的调解人。因此，他答复袁世凯说：“以生平所知，拾遗补阙，自问尚有一日之长，若处行政地位，侪于国务，则言论转难发挥。”
为了实实在在地替袁世凯“拾遗补阙”，“遥为声援”，张謇等在袁世凯的资助下，以统一党和民社为基础，合并国民协进会、国民公党、国民公会、共进会等政治团体，于5月初正式成立共和党。此后又将共和、民主两党合并，成立进步党，在组党过程中，张謇起了重要作用。张謇为了让袁世凯尽快完成统一和建立行政秩序，还帮助他遣散南方革命党人手中的军队，并将一切有影响、有号召力的革命党人尽可能网罗到北京，以减少不利因素。
1912年9月3日，张謇感到江南大局稳定，便带着孟森等随员北上，与袁世凯商谈盐法、官制改革计划。与此同时，由于袁世凯的虚伪姿态对革命派的麻痹，北京政坛出现了一派和谐气氛。在孙中山、黄兴相继入京后，经他们与袁世凯、黎元洪联合磋商，发表了“八大纲领”。国内政治似乎出现了升平景象，民族工商业开始复苏，张謇以为统一与秩序已经指日可待，因此他回到江苏，陆续辞去了咨议局议长、国会议员、盐政总理等职，转而以全部精力在南通家乡经营企业、推广地方自治。