Lib Dem-ledaren Tim Farron sade att hans parti skulle motsätta sig det, om de inte utlovades en andra folkomröstning om Storbritanniens Brexit-avtal med EU-ledare.
Flera labourparlamentariker är också villiga att rösta emot det, trots att Labourpartiet förbinder sig att inte göra det.
Regeringen säger att Lib Dem och Labour parlamentsledamöter "försöker omintetgöra och vända folkomröstningsresultatet".
Med stöd av konservativa parlamentsledamöter och stöd eller röstnedläggelse från de flesta labourparlamentsledamöter är lagförslaget väl placerat att passera genom Commons.
Men vissa parlamentsledamöters motstånd kommer sannolikt att uppmuntra kritiker i överhuset.
Liberaldemokraterna har länge krävt en folkomröstning om resultatet av regeringens förhandlingar med EU, men först nu har de sagt att de definitivt kommer att rösta emot artikel 50 om deras krav inte uppfylls.
Farron, vars parti har åtta parlamentsledamöter i Commons, sade till BBC Radio 4's Today: "Artikel 50 skulle fortsätta, men bara om det blir en folkomröstning om villkoren för avtalet och om det brittiska folket inte respekteras då, ja, det är en röd linje och vi skulle rösta emot regeringen."
För Labour, skuggföredragande Catherine West, tidigare ledare Owen Smith och södra London ledamot Helen Hayes gjorde alla klart att de var beredda att rösta emot artikel 50 - som inleder formella utträdesförhandlingar med EU - om ändringsförslag inte godtogs.
F.d. arbetsmarknadsminister David Lammy och skuggtransportminister Daniel Zeichner har sagt att de skulle motsätta sig artikel 50. Oppositionspiskan Thangam Debbonaire sade att hon också skulle rösta emot den, om en omröstning hölls omedelbart.
SNP: s 54 MP: s kan ansluta sig till dem. Förste minister Nicola Sturgeon har sagt att de inte kommer att rösta för något som undergräver det skotska folkets vilja, och har tidigare sagt att de kommer att rösta emot ett lagförslag om att skriva EU-bestämmelser i brittisk lag för att förbereda Brexit.
Dulwich Labour parlamentsledamot Hayes sade att hon var beredd att trotsa Labour piskas för att motsätta sig åtgärden om inte regeringen lovade en andra folkomröstning.
Hon sade: " Jag hade någon i min operation förra veckan som grät på grund av Brexit, och jag ser verklig oro bland mina väljare om vad denna väg betyder.
"Jag skulle inte företräda dem om jag röstade för att utlösa artikel 50 på grundval av ingen information från regeringen om den väg som de sedan skulle ta oss på."
I inlägg på Twitter och Facebook tidigare i veckan skrev skuggutrikesministeriets minister Catherine West: "Som jag har sagt tidigare, står jag med folket i Hornsey & Wood Green, och jag kommer att rösta emot Brexit i parlamentet."
Owen Smith bekräftade för Today att om hans bud på en andra folkomröstning misslyckades, var han sannolikt att motsätta sig lagförslaget.
SDLP:s tre parlamentsledamöter kommer också att motsätta sig åtgärden.
Ministrarna sade att de parlamentsledamöter som röstade emot artikel 50 i själva verket skulle försöka driva folkomröstningen på nytt i hopp om ett "annat svar".
"Europaparlamentet röstade med en marginal på sex mot en för att fatta beslut om huruvida man skulle stanna kvar i eller lämna EU i händerna på det brittiska folket", sade Brexit minister David Jones.
"Endast de konservativa kan lita på att respektera resultatet av folkomröstningen och göra Brexit till en framgång."
Förra veckan beslutade Högsta domstolen att parlamentet måste rådfrågas om att lämna Europeiska unionen.
Om inte Högsta domstolen upphäver domen i december förväntas ett lagförslag om åberopande av artikel 50 under det nya året.
Labour klargjorde att dess officiella ståndpunkt inte skulle vara att omintetgöra processen att lämna EU efter en tidningsrapport sade partiledaren Jeremy Corbyn att han hade för avsikt att tvinga fram ett allmänt val om inte ministrarna gav efter för krav.
Efter historien bröt Labour källor sade att även om det skulle försöka ändra lagförslaget, skulle det ge "ovillkorligt" stöd.
Shadow Brexit sekreterare Keir Starmer sade Labour inte skulle frustrera processen och skulle inte rösta ner artikel 50.
Labour och liberaldemokrater kommer dock att försöka ändra lagförslaget i överhuset. Det kommer också en konservativ kollega - baronessan Wheatcroft.
Liberaldemokraterna, vissa parlamentsledamöter från Labour och SDLP har sagt till BBC att de är beredda att rösta emot att utlösa artikel 50.