二十四年，京师大学堂（今北京大学）成立，任第一任管学大臣。三十三年，与溥伦同任资政院总裁，妥拟院章，筹画立宪事宜。 戊戌变法期间，孙家鼐主张向欧美学习，指出「中国以礼教为建邦之本，纲常名义，万古常新」，变法乃维护清廷统治的工具，固有制度不可打破，与康有为、梁启超等维新派的主张不同。二十四年，慈禧发动戊戌政变，停止新政，囚禁光绪帝，杀「戊戌六君子」。孙家鼐变法立场较温和，遂未被追究。光绪二十六年（1900年），义和团运动爆发，帝后西行陕西，孙家鼐被启用为礼部尚书。还京后，任体仁阁大学士，历转东阁、文渊