兆铭、孙科等人成立反蒋的广州国民政府，梁寒操参加。
抗日战争前后.九一八事变爆发后，中国国民党实现大团结，梁寒操于1931年12月当选中国国民党第四届候补中央执行委员。1933年（民国22年）1月，任立法院立法委员，此外还任立法院秘书长，任至1941年（民国30年）1月卸任。该时期，他兼任中山学会理事，刊行《中山周刊》。1935年（民国24年）11月，当选中国国民党五届中央执行委员（后来第六届连任）。中国抗日战争爆发后的1938年（民国27年）6月，梁寒操任三民主义青年团临时干