无力升学，经伯父谭椿年引荐，1903年春考进湖南陆军兵目学堂。1905年夏，经蔡锷遴选，和同学岳森、雷飚等20多人到广西桂林筹办陆军学堂，谭道源任教官。1906年11月，加入中国同盟会（广西分部）。1911年，随蔡锷到昆明，历任云南陆军讲武堂训练员、新军第十九镇第三十七协机要参谋。不久，辛亥革命发生，谭道源参加蔡锷领导的云南起义（重九起义），在蔡锷的“大中华国云南都督府”担任机要参谋。1915年12月袁世凯称帝，谭道源参加组建云南护国军。1916年1月随蔡锷率部入四川，接连取胜。1916年7月，任四川督军署