巴递交国书。免职后于1910年3月离开美国经欧洲、新加坡、香港，进京辞职，上《奏请剪发不易服折》，后称病寓居于上海。
革命至中华民国后.1911年辛亥革命后，伍廷芳支持革命，上《奏请监国赞成共和文》、《致清庆邸书》，于12月的南北议和中代表南方政府，出任民军总代表。1912年1月1日中华民国建立后，任南京临时政府司法总长。4月袁世凯掌权后，伍廷芳离职，再寓居上海。1916年6月6日袁世凯死后，黎元洪继任为总统。伍廷芳出任段祺瑞总理政府的外交总长。1917年发生「府院之争」，伍廷芳反