1903年（光绪29年），任外务部左参议。1905年（光绪31年）7月，担任出使英国大臣（驻英国公使）。翌年，升任外务部右侍郎，并与达寿、于式枚等人任考察宪政大臣，赴英国、德国等国考察。宣统二年六月（1910年），汪大燮进考査英国宪政编辑各书1910年（宣统2年），担任驻日本公使。中华民国成立后的1913年（民国2年）9月，汪大燮就任熊希龄内阁教育总长。他还加入了进步党。1914年3月，出任平政院院长。1914年5月，任参政院副院长。1916年（民国5年）6月，任段祺瑞内阁交通总长，翌月辞任。1917年