正逢学兵营撤销，彭家珍遂来到北京，遇到了刚从四川来京的朋友陈鸣谦。彭家珍得到了军咨府某要人的推荐信，重返奉天，由赵尔巽任命为天津兵站副官长并代理标统，于武昌起义发生后几日内到职。1911年10月下旬，彭家珍和其他人一道负责将清廷自欧洲购得的军火自奉天经京奉铁路南运至长江前线。他秘密联络陆军第二十镇驻滦州的军官施从云、王金铭，促使陆军第二十镇统制张绍曾在滦州截留了这批军火。后彭家珍为筹措起义经费和军用物资而被清廷通缉。辛亥年十二月下旬，彭家珍在上海会见了孙中山，并在上海担任四川同盟会党人旅沪支部军事部副部长，