与孙中山面谈即成为孙之追随者。程潜同时加入以军人学生为主的「铁血丈夫团」。1907年进入日本陆军士官学校炮科第六期，1908年底毕业。同年回国，到四川训练新军。1910年任新式陆军陆军第十七镇参谋官。1911年辛亥革命爆发后，程潜到武昌助黄兴指挥炮兵反攻汉口。失败后转往长沙。1912年中华民国建立后任湖南军事厅长。1913年二次革命时组织讨袁，但旋即失败，湖南取消独立，程潜逃亡日本，进入早稻田大学。期间孙中山改组国民党为中华革命党，程潜反对入党方法而未加入。1915年袁世凯洪宪帝制后，程潜赴云南加入护国