政变发生后，梁启超逃到日本使馆，心情极度紧张。当时的北京街头，到处是追捕维新党的军警。9月22日晚，梁启超剪掉辫子，穿上西服，进行了一番巧妙的化装，在日本友人的护送下，逃到了日本驻天津领事馆。
天津是直隶总督兼北洋大臣荣禄的地盘，戒备森严。据说梁启超刚下火车，就被盯梢的密探发现。只因他们行动迅速，才没有落入敌手。一连数日，日本驻天津领事馆前暗探密布，梁启超根本无法脱身。9月25日晚9点，趁暗探放松警惕，梁启超等四人化装成猎人，偷偷潜出领事馆，上了海河上的一艘日本船内，急向塘沽驶去，准备乘日本商船，逃往日本。不幸还是被清廷暗探发现行踪，并被误认为是康有为，一队清廷巡警气势汹汹，以船上藏有康有为为名，逼迫该船回驶，日本人拒不听命，双方展开激烈的争辩，清廷巡警惧怕惹出中外交涉等麻烦，决定分兵两路，一部分赶回去向荣禄请示，一部分随船监视日本人的行动。不料日本人迅速开船，26日早晨7点即抵达塘沽，恰巧旁边停有一艘日本军舰。日本人挥帽联系，梁启超等人迅速逃到军舰上。清廷巡警一不敢和日本军舰发生冲突，二也没有接到上司的命令，只好干瞪双眼，让梁启超等逃之夭夭。9点半，直隶提督聂士成，亲兵营总教习王得胜，天津县知县吕宗祥30余人，飞奔塘沽车站。当得知逃犯已躲到日本军舰内，聂士成暴跳如雷，执意要上舰抓人。为了防止和日方引起冲突，经王、吕二位苦苦相劝，聂士成不得已只好作罢。随后，荣禄又派人往日舰交涉，要求放人，被日方一口回绝。26日午后，日本军舰启航，梁启超等人终于脱险。
这是梁启超第一次走出国门，此时刚25岁，回想自己这些年的奋斗，然而理想抱负不能实现，正义的事业遭到摧残，爱国的同志者遭到杀害，不禁潸然泪下。面对浩瀚的大海，碧波壮丽的海浪，梁启超眷念着家乡的父亲、兄弟和爱妻，想起他终身难忘的万木草堂和与自己一样生死未卜的恩师康有为，然而现在却是有家不能回，有国不能报，不禁黯然神伤，写下了著名的《去国行》：
呜呼，济艰乏才兮，儒冠容容；佞头不斩兮，侠剑无功；君恩友仇两未报，死于贼手毋乃非英雄！割慈忍泪出国门，掉头不顾吾其东。
东方古称君子国，种族文教咸我同，尔来封狼逐逐磨齿瞰西北，唇齿患难尤相通。大陆山河若破碎，巢覆完卵难为功；我来欲作秦廷七日哭，大邦犹幸非宋聋。
却读东史说东故，三十年前事将毋同。城狐社鼠积威福，王室蠢蠢如赘痛；浮云蔽日不可扫，坐令蝼蚁食应龙。可怜志士死社稷，前仆后继形影从。一夫敢射百决拾，水户萨长之间流血成川红。尔来明治新政耀大地，驾欧凌美气葱茏，旁人闻歌岂闻哭，此乃百千志士头颅血泪回苍穹。
吁嗟乎，男儿三十无奇功，誓把区区七尺还天公。不幸则为僧月照，幸则为南洲翁。不然高山浦生象山松阴之间占一席，守此松筠涉严冬，坐待春回终当有东风。
吁嗟乎，古人往矣不可见，山高水深闻古纵，潇潇风雨满天地，飘然一身如转蓬，披发长啸览太空，前路蓬山一万重，掉头不顾吾其东。
这首诗反映梁启超当时忧愤、苦闷，而又不甘心失败的复杂心情。
梁启超抵达日本后不久，在英国人的协助下，康有为从香港转到了日本。师徒相见，不禁热泪盈眶，难以用语言描述彼此的心情。从康有为那里，梁启超得知清廷在以10万两银子买他的头，家已经被抄，亲族多被株连，为避难妻子李惠仙已携全家逃往澳门。梁在致李惠仙的信中，极力安慰贤妻，感谢她对自己事业的支持，倾吐夫妻间情深似海的爱慕之情。患难之情，真金难买，李惠仙的理解，支持和勉励，加深了他们的感情。1899年，李惠仙也到了日本，夫妻团圆，恩爱有加。李惠仙总是从各个方面去关怀、理解、帮助梁启超，全力操持家务，千方百计分担丈夫的忧愁，从不计较个人得失。梁启超事业上的成功，倾注着李惠仙的无数汗水和心血。梁启超对妻子也感激不尽，称他们是“美满婚姻，百年相爱”。
在日本，梁启超和康有为利用一切条件，继续为他们的政治目标而奋斗。他们广泛地结交日本各界人士，希望得到日本政府的支持。他们还千方百计地从国内获取消息，了解清政府的动向和下层人民的呼声。与此同时，他们还广泛联系美洲、澳大利亚和南洋的华侨，试图取得更多海外华侨和国际友人的支持。为了交流的方便，梁启超还刻苦学习日文，经过半年的努力，可以较顺利地阅读报刊、图书，从此他广泛地搜集日本各方面的著作，潜心研究。梁启超这位敏锐的思想家，较戊戌变法时期更成熟和富于自己的独立思想了。