梁启超对清廷的预备立宪抱有很大的期望。1905年清廷派遣五大臣出国考察宪政，他们呈送给政府的宪政考察报告即由杨度和梁启超捉刀代笔。他紧密配合清政府的步调，大造君主立宪的舆论。面对革命势力的日益壮大，他忧心忡忡地说：“今者我党与政府死战，犹是第二义，与革命党死战，乃是第一义；有彼则无我，有我则无彼①①引自梁启超的《致康有为书》，见《梁任公先生年谱》第218页。”为抵制革命，他在表明忠于清朝的前提下，于1908年6月以政闻社的名义致电宪政编查馆，请求限期三年召开国会，速成宪政以免“长揭竿者之气”。政闻社社员、法部主事陈景仁还要求把主张缓行宪政的赴德国考察宪政大臣于式枚革职以谢天下。结果此事为袁世凯所利用，说陈景仁背后有康、梁操纵，要求对政闻社采取严厉措施。对康、梁心存疑忌的清政府遂借机将陈景仁革职，并下令查禁了政闻社。
1908年底，光绪帝和慈禧太后先后死去。梁启超在继续参与国会请愿运动的同时，加紧进行倒袁和谋求开放党禁的活动，以为只要搞掉靠出卖维新起家的袁世凯，一切局面都会改观。他还奢望着清政府赦免康有为和自己，以期回到国内一展拳脚，实现立宪救国的抱负。为此，梁启超曾以重金贿赂满人贵族和军机大臣，替某些朝廷大员代拟立宪奏折与说帖，借以加强同上层的联系。他上书摄政王载沣，提出了较全面的建议，以备采用。1910年2月，《国风报》创刊，梁启超撰写了数十篇论述宪政的文章，就开设议院、改革财政、外交政策等一系列问题提出了自己的意见和建议。但是，不论梁启超如何表白，如何为宪政的实施出谋划策，清政府始终没能接纳他。直至清亡，梁启超的“乞赦”要求也未得到许可。袁世凯虽一度罢斥，也主要是载沣为加强皇族集权，争夺中枢权力的需要而罢袁，康、梁倒袁活动所起的作用极其有限。
立宪派要求速开国会的三次请愿运动，迫使清政府将“预备立宪”期从九年缩短为五年。1911年5月，清政府宣布成立责任内阁。这个内阁的总理，协理及各大臣共十三人，其中，满人九名，汉人四名，而九个满人中，皇族又占七人。皇族内阁的出台，彻底破灭了梁启超等改良派的立宪幻想。山雨欲来风满楼，革命的潜流已经汇聚成荡涤尘埃的汹涌波涛。
1911年10月10日，武昌起义爆发。这时梁启超远在日本。闻讯后，他与康有为提出了“虚君共和”的主张，以“和袁、慰革、逼满、服汉”为方针，力图使革命党与清廷妥协，保存现有皇统。袁世凯就任清内阁总理大臣后任命梁启超为法部副大臣，并再三致函致电以示笼络。1912年2月，南北议和后，清帝退位，袁世凯窃取了中华民国临时大总统之职。这时，梁启超不计前嫌，称颂袁“功在社稷，名在天壤”，并为袁出谋划策：政治上，以清旧官僚为中坚，大量任用立宪派，拉拢革命派中的动摇分子和温和派，以共和之名，行开明专制之实；财政上，大借外债，统一货币为虚金本位制。他还表示自己将“以逋越余生，感非常知遇，又安敢徒作谀颂之辞，而不竭其摭蓿以图报称”①①引自梁启超《致袁项城书》，见《梁任公先生年谱》上册第380页。
1912年10月，流亡海外十四年的梁启超从日本回国。到京时，他受到了热烈的欢迎，“几于举国若狂”。袁世凯为提高自己的政治声望，也以优礼相待。在一片欢呼声中，梁启超自觉“在京十二日，可谓极人生之至快”。既已回国附袁，梁启超便着手组织政党，为袁政府效力，袁世凯也慷慨资助。11月，立宪党人为对抗国民党，把共和建设讨论会、共和统一党合并为民主党，拥护梁启超为领袖。12月，梁在天津创办《庸言报》，发表了许多关于行政、理财、司法等方面的文章，为袁政府献计献策。1913年5月，共和党与统一党、民主党合并组成进步党，推黎元洪为理事长，梁启超、张謇等为理事。实际上，梁是该党的精神领袖。进步党竭力拥护袁政府，为其专制独裁统治服务。
不久，发生了宋教仁被刺案，使孙中山等革命党人认清了袁世凯的真面目。1913年7月，革命派发动了武装反袁的“二次革命”。这时，梁启超积极配合袁世凯的军事行动，发表了《革命相续之原理及其恶果》一文，攻击“二次革命”。随后，梁启超在袁世凯炮制的熊希龄内阁中当上了司法总长。他踌躇满志地拟定了《政府大政方针宣言书》，提出了一整套施政方针，准备大干一场。但是，袁世凯在地位稳固之后，先压迫国会选举他为正式总统，继而下令解散国民党，取消国民党议员资格，最后于1914年1月悍然解散了国会。熊希龄内阁也陷入了内外交困的境地。梁启超有鉴于此辞去了司法总长职务，袁世凯改任他为币制局总裁。梁就任后曾试图整理货币、流通金融，扭转币制紊乱的局面，终因处处受掣肘而失望，于1914年底辞职，避居天津。
袁世凯虽然当上了具有和皇帝同样权力的大总统，犹未满足。1915年初开始阴谋复辟帝制，与日签署了亡国的《二十一条》，以换取日本对帝制的支持。梁启超对变更国体持不赞成态度，当袁世凯的长子袁克定奉命试探他的态度时，梁“为陈内部及外交上之危险，语既格格不入”，还曾力劝袁世凯打消复辟帝制的念头，对袁犹存一线幻想。8月，复辟帝制活动由隐蔽而公开。此时，梁启超发表了《异哉所谓国体问题者》一文，明确表示反对复辟帝制。紧接着，他邀蔡锷到天津密商反袁计划，决定利用蔡锷在云南旧部的势力，组织武力讨袁。1915年12月，当袁世凯忙于筹备1916年元旦登基大典之时，蔡锷在云南誓师反袁，护国战争爆发。继云南宣告独立后，贵州、广西等省纷纷响应。1916年3月，梁启超绕道越南进入广西，在陆荣廷的“两广护国军都司令部”任总参谋。5月，西南各省联合组织的军务院在广东肇庆成立，他又出任抚军兼政务委员长。在这次反袁护国运动中，以梁启超为首的进步党人牢牢地掌握着领导权。梁启超也确实做了大量工作，当蔡锷率部与北洋军相持不下时，他成功地策动广西都督陆荣廷反袁，后又协助陆荣廷与广东将军龙济光达成妥协。蔡锷等人发布的警告电、最后通牒以及军务院初期所发的各种布告、文电，也大多出自梁启超之手。无怪乎他后来在演说中说“我们四个人（梁、蔡等）商量了一夜，觉得若是我们不把讨贼的责任自己背在身上，恐怕中华民国从此就完了”①①见梁启超的《饮冰室合集·文集之三十九》。，显然，这时他以反对帝制、捍卫共和的英雄自居。
1916年6月，袁世凯复辟帝制破产，在国人的唾骂声中忧愤而死。段祺瑞成为北洋军阀最有实力的首领。时梁启超因居父丧而辞去军务院各职，留居于上海。袁死后，梁启超认为反袁的目的已经达到，遂致电南方讨袁各都督，力主由黎元洪继任总统，劝他们拥护段祺瑞，称“收拾北方，惟段是赖。南方似宜力予援助，毋使势孤。更不可怀彼我成见，致生恶感”①①见梁启超的《饮冰室合集·专集之三十三》。他竭力促成南北和谈，主张尽早解散军务院以免与段祺瑞控制的北京国务院对立。
南北和谈达成后，旧国会在北京复会，全国实现了形式上的统一。但是此时，在国会与张勋组织的督军团之间，国会内部的商榷会和研究系之间，总统黎元洪和总理段祺瑞之间矛盾交织。商榷会和研究系分别由国民党和进步党转化而来，梁启超是研究系之首领，以拥段为己任。1917年初，在是否对德参战问题上，黎元洪与段祺瑞之间展开了激烈的权力斗争。梁启超积极支持段祺瑞，四处活动，要求黎元洪和国会批准对德宣战。5月，黎元洪在国会的支持下解除段祺瑞的总理职务，招致段派督军的反对，张勋乘机以“调停”之名率“辫子军”进京，上演了一出清室复辟的丑剧。梁启超又支持段祺瑞讨伐张勋，并代为起草了讨伐复辟者的通电。
1917年7月，段祺瑞的讨逆军进驻北京，随即重行组织了新内阁。梁启超被委任为财政总长兼盐务总署督办。其间他代表政府先后与日本签订了“善后大借款”和吉长铁路借款，支持段祺瑞扩充军备，实行武力统一。为了替研究系谋取有利地位，排斥国民党，他建议另外组织一个临时参议院，重定组织法和选举法后再召集新国会，拒绝恢复被解散的旧国会。这时，孙中山在南方揭起护法运动的大旗，组织了以孙中山为大元帅的护法军政府，与段祺瑞政府形成对峙。11月，随着段祺瑞下台，梁启超也连带引辞，回到天津深居不出。
1918年底，第一次世界大战结束后，梁启超作为巴黎和会中国代表团的会外顾问之一赴欧游历，《欧游心影录》即是他此行的成果。1920年3月，梁启超回国。这时以五四运动为标志的新文化运动方兴未艾。在这种情况下，梁启超决心放弃政治活动，改而致力于文化教育事业。但实际上，他从未完全脱离政治活动。在北洋军阀们的一片混战中，他积极鼓吹以和平请愿为主要内容的市民运动；鼓吹制定宪法，实行立宪政治；鼓吹和策划联省自治。他反对马克思主义，曾于1921年先后发表《复张东荪论社会主义运动》等文章，挑起关于社会主义问题的论战。1926年国民革命军开始北伐，工农革命运动空前高涨，他又把攻击的矛头指向中国共产党。1927年，他与张君励、张东荪等改良派力图在共产党和国民党之外建立第三党，梁启超被推为该党总部的负责人。但事尚未竟，梁启超即因重病入北京协和医院，1929年1月19日溘然辞世。
梁启超不仅是政治改良的首领，也是一个有着巨大影响、成绩卓著、蜚声中外的学者，尤其在他生命的最后十年，他得以集中精力和时间专门从事学术研究，留下了一大批弥足珍贵的成果。
1920年春，梁启超欧游归来后担任了清华、南开等大学的教授，勉力从事著述和讲学。在1922年至1923年间，他遍历北京、天津、济南、上海、南京、苏州、无锡、南通等地，讲学次数之多、题材之广博、听众之多均属空前。1925年9月，他就任清华研究院导师；同年12月，就任京师图书馆馆长；次年春，又就任北京图书馆馆长；秋间，就任司法储才馆馆长。1927年6月，在北洋军阀行将覆灭之时，梁启超再度避居天津，直至逝世。
梁启超兴趣广泛，学识渊博。在1920年以前，他的学术著作就涉及了古今中外的政治、经济、历史、哲学、文学、法学、宗教等各个领域，堪称是一位百科全书式的学者。1920年后，他完成了《清代学术概论》、《墨经校释》、《中国近三百年学术史》、《中国文化史·社会组织篇》、《中国历史研究法》等价值很高的学术著作。他是中国近代资产阶级史学理论的最早倡导者和奠基人。在《中国史叙论》、《新史学》、《中国历史研究法》等著作中，梁启超批判封建史学“知有朝廷而不知有国家”、“知有个人而不知有群体”、“知有陈迹而不知有今务”、“知有事实而不知有理想”，认为新史学不仅应该“记述人间过去之事实”，还必须研究人类社会发展的规律。他把达尔文的进化论引进历史领域，形成了历史进化论；他引进了西方的地理环境决定论来解释历史现象。在方法论上，他总结自己多年治史的经验，留下了许多可资后人学习和借鉴的东西。
《清代学术概论》和《中国近三百年学术史》两部著作，对中国近代思想文化史的研究，起了开拓者的作用，向为后人所珍视。他本着客观、公正的态度，对有清一代学术史上的各个学派进行了品评。他评价自己的学术思想时也毫不讳言，说“其保守性与进取性常交战于胸中，随感情而发，所执往往前后相矛盾。尝自言曰：‘不惜以今日之我，难昔日之我。’世多以此为诟病，而其言论之效力亦往往相消，盖生性之弱点然矣”①①见梁启超的《清代学术概论》，东方出版社1996年出版。
除了史学研究之外，梁启超在佛学、墨子学说以及文学诸方面亦有建树。他一生之中，著述极丰。从1892年十九岁直至1928年为止，三十六个春秋，他没有哪一年未留下文章和著述。他死后，其友人林志钧编辑出版了一百四十八卷的《饮冰室合集》，虽未能将其全部著述一一收录，数量已达一千四百万字左右，用功之勤，著作之速，令人赞叹。