受院长吴汝纶赏识。1901年，梁建章考上庚子辛丑并科举人，后经集训，成为首批官费生留学日本，入日本法政大学。在日本留学期间，梁建章编译《日本地方法制通览》，并研究伦理学和水利学。1907年，梁建章毕业归国，历任直隶省警务局、浙江巡抚衙门警务局参事。中华民国成立后，经原清朝浙江巡抚增韫的推荐，梁建章于1912年任北京政府陆军部秘书，获陆军总长段祺瑞赏识。1913年，调任直隶省实业司司长，任内首创天津内河行轮，并借鉴日本的经验创办了恒源纺纱厂、天津炼钢厂等企业。1916年，黎元洪任大总统，段祺瑞任国务总