关前夕，伊藤即力劝藩主毛利敬亲不可攘夷。指出，与其空费国力，不如将此力用于恢复王政，「开国进取」以完成国内统一。后因藩主执意攘夷，终使发生四国舰队炮击下关事件。不久，幕府第一次讨伐长州，藩内保守派即向幕府表示「恭顺」。1865年（日本庆应元年）初，高杉晋作等改革派下级武士起兵，夺得藩政，伊藤坚决支持。伊藤是从攘夷到「开国进取」转变的先行者和促进者。1866年1月，萨、长两藩下级武士结成倒幕联盟。6月，幕府第二次讨伐长州。伊藤前往石州，准备参战，抗击幕府。后受长州藩之命，去长崎向外商购买轮船，以对付幕府