清帝逊位之后，袁世凯继任临时大总统，孙中山辞去临时大总统之职。此后，林直勉返回广东，领导东莞明伦堂。1913年二次革命，龙济光奉袁世凯之命率部入广东，广东都督陈炯明出走，林直勉等人率部在越秀山抗击龙军失败，撤出广州。随后，林直勉赴日本，帮助孙中山组织中华革命党。1914年9月，林直勉潜入广州湾（今湛江）策划讨伐龙济光，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