1931年（民国20年）11月的中国国民党第四次全国代表大会上，顾孟余恢复党籍，任中央执行委员、中央政治会议委员。翌年3月，就任国民政府铁道部部长。1935年（民国24年）12月，当选中国国民党第五届中央执行委员，转任国民政府交通部部长（实际由俞飞鹏代理）。
与汪精卫的诀别.抗日战争爆发后的1938年（民国27年）6月，顾孟余当选国民参政会参政员，并且重新担任中国国民党中央宣传部部长。同年12月，汪精卫离开重庆之前，顾孟余曾试图劝说汪精卫回心转意，但未果，遂