后，张相文当选第一届国会议员。1914年1月，袁世凯解散国会，张相文随即开始了横跨中国西北部的探险。他考察了长城遗迹，定位了成吉思汗陵，并将自己的发现和旅行过程写成一系列文章，刊登在《地学杂志》上。1916年6月，张相文回到北京，正逢第一届国会被大总统黎元洪恢复，他继续担任国会议员。第一届国会于1917年6月再次被解散后，张相文和其他国会议员赴广东组织非常国会。这让他有机会亲身考察中国西南各省。自此，他开始专心着述，就不同问题特别是道德和宗教阐述自己的看法。1922年6月，第一届国会再次恢复，他继续任议员。