，孙洪伊在北京湖广会馆参加成立“宪友会”，任常务干事。辛亥革命爆发后，孙洪伊即与清朝陆军第六镇统制吴禄贞合谋举行起义响应，孙洪伊在“滦州兵谏后亲赴滦州向张绍曾保证义师所向箪食壶浆以迎”。中华民国成立后，孙洪伊、汤化龙等人组织共和建设讨论会。此外，同梁启超的合作也进一步加深，最终于1912年（民国元年）8月结成了民主党。1913年，孙洪伊出任第一届国会众议院议员、宪法起草委员，并成为韬园派领袖。但是，抱持国会中心主义立场的孙洪伊，对袁世凯逐渐加强独裁感到失望。由此，他和与袁世凯接近的梁启超也逐渐疏远。19