被龙济光电告广州法租界当局逮捕，押往越南河内的监狱。1915年9月获释。获释后，林直勉同邓泽如等人赴马来西亚筹款，支持孙中山的革命。1916年，林直勉参加了孙中山领导的中华革命军在广东举行的东江起义。
广州护法.1917年，护法军政府在广州成立，林直勉任孙中山的秘书。1918年，桂系操纵改组了护法军政府，林直勉乃随孙中山离开广州赴上海。1919年，林直勉奉命赴美洲整理中国国民党党务，后来当选为中国国民党三藩市支部总干事。林直勉先后赴美国、墨西哥等国港口，组织了中国国民党美洲华侨分部