11年（宣统3年）夏，王正廷归国期间，武昌起义爆发，王正廷遂赴湖北省，出任中华民国军政府鄂军都督府外交副司长（后来升任司长），负责外交事务。同年12月，在南北议和中，王正廷出任南方代表伍廷芳的参赞。1912年（民国元年）1月，王正廷当选南京临时参议院的浙江省代表，并当选为副议长。同年3月，袁世凯就任临时大总统，唐绍仪出任国务总理，王正廷出任工商部次长。但同年6月，唐绍仪被迫辞职，王正廷退居上海。此后，王正廷出任中华基督教青年会全国协会总干事。1913年（民国2年），王正廷作为国民党党员当选第一届国会参议