受长州藩之命，去长崎向外商购买轮船，以对付幕府的海军，但未成功，又转往上海。8月底买回两艘轮船。此时，征长战事以幕府失败告终。1867年10月14日，朝廷向倒幕派发出讨幕密诏。同一天，幕府将军德川庆喜提出「大政奉还」。12月9日（阴历），天皇发表「王政复古」大诏令，宣布废除幕府制，建立新政府。伊藤得知讨幕消息后，即从长崎来兵库，欲与长州藩诸队一起战斗，后因故回长州。明治维新成功后，在木户孝允、大久保利通和细田道一的领导下负责处理外交事务。历任外国事务局交涉员、判事，兵库县知事，会计官权判事，大藏少辅