严复反对外国对中国的侵略，并不是不提倡向外国学习。他在《道学外传》中将清末典型的迂腐的知识分子形象描绘得淋漓尽致，毫不客气地对他们进行了无情的讽刺和批驳。他认为这些沿着科举考试的台阶，一步一步爬上来的达官贵人，毫无国家观念和民族感情。长此以往，中国非亡国不可。处在当今世界激烈变革的时代，必须抛去那些毫无实际意义的学问。提倡西学，才能变法图强。严复提倡民主和科学，并用它们来开通民智，就像一条红线贯穿在他这个时期的文章中。
《国闻报》创刊后，在严复和夏曾佑的主持下，紧密地和康有为、梁启超等领导的资产阶级维新运动配合，报道了大量的变法维新的消息。1898年4月，保国会建立，同时召开大会，进行活动，封建顽固派对此怕得要命，横加阻挠。《国闻报》得知消息，在5月7日刊登了保国会的章程。5月14日发表了参加保国会的签名单。从19日以后的一段时间里，一连串发表了康有为和梁启超在保国会上的演说，刊发了两篇评论保国会的专文，肯定了保国会，反击了顽固派对保国会的攻击。在百日维新时期，《国闻报》积极主动地报道了变法维新活动，为变法维新作了舆论宣传，严复作为《国闻报》的创始人和主编，在宣传变法维新运动的工作中起了举足轻重的作用。
严复始终不以主编自居，他本人在《国闻报》上发表的许多持之有故、言之成理的政论，也从未署真实的姓名。谁也不知道那些针砭时弊、慷慨激昂的文章出自何人手笔。
《国闻报》从创刊以来，一直旗帜鲜明地宣传变法维新，当然也就成了封建顽固势力严密监视和蓄意破坏的目标。变法维新运动发展越迅猛，遭到的反扑也就会越猛烈。严复为了保存力量，就在报上登了一则告白，声称《国闻报》销路不好，亏损严重，从即日起转卖给日本人，由西村傅接办。这样，表面上此报的经理是西村傅，报上日期也用的是日本“明治”年号，实际上这是严复等人使用的金蝉脱壳之计。他们照旧写文章，编报纸，大力宣传维新思想，甚至还动用了天津北洋水师学堂的学员，让他们翻译外国报纸上的重要时事新闻，供《国闻报》采纳，扩大向外国学习的宣传报道。
但是严复等人步步小心，处处设防，仍没有躲过顽固势力的迫害。1898年5月，李盛锋向光绪呈了一道奏折，他说，严复作为《国闻报》的主编，将报馆卖给日本人，却又让北洋水师学堂的学员仍然担任编译员，请求严加查办。李盛锋原以为借此就可把严复等定个勾结外贼的罪名，治他们几年徒刑。谁知光绪将信将疑，命令直隶总督王文昭彻底调查此事。王文昭接到指示后，就派津海关道李岷探亲自调查。李岷探经过了解，认为《国闻报》刊登的告白，完全属实，王文昭根据李的调查，向光绪奏明：“经详细了解，严复被告发事，查无实据，并已通知严复及水师学堂学员，今后不得在《国闻报》发表文章。”光绪也没有再追究。但严复却因为李盛锋的诬告陷害经受了一场虚惊。
这一场虚惊没有使严复裹足不前，他清楚知道，只有经得起艰难困苦的重重考验，才能锻炼成钢。他仍如以往一样主持《国闻报》的编辑业务，鼓吹社会政治的改革。
严复的文章，随着维新运动的向前推进，越来越显示它们的政治作用和社会影响，尤其是他在1898年1月27日至2月4日的《国闻报》上连续发表的《拟上皇帝书》，提出“穷则变，变则通，通则久”的改革主张，供光绪皇帝参考。居然和同年4月23日光绪的《定国是诏》的内容有许多共同之处。这不是一种偶然的巧合，而是谋求改革的人们的共同认识。这是光绪召见严复的原因。
围绕在光绪周围的维新派人士建议光绪选拔推行新政人才设立经济特科，光绪采纳了这个意见，并把它写进《定国是诏》中，接着，顺天府尹和詹事府詹事王锡蕃等大官，先后上书光绪，推荐严复参加经济特科考试。王锡蕃在推荐书的案语中，介绍了严复的经历、特长和人品学问。他在推荐书中说严复人品卓绝，学问超群，是当今通达时务的难得人才，应该“量才录用”。光绪从掌握实权后，便开始推行新政，对那些思想开明，锐意改革的“时务人才”，就比较留心注意。严复在天津主编《国闻报》，宣传向外国学习，进行社会改革，现在几个大官又推荐他，更引起了光绪对严复的格外注意。看过王锡蕃的推荐书后，他觉得此人不同寻常，传令下去，叫严复来京见他。
人们弄不清光绪召见严复的意图，严复接到谕旨后，怀着惶惶不安、又惊又喜的心情，于1898年9月上旬的一天，乘火车抵京，准备接受光绪的召见。
当严复在宫内官员的带领下来到乾清宫，向光绪“万岁万岁万万岁”地请过安后，光绪就问道：“本年夏季，有人告发你在天津《国闻报》当主笔，其中的议论文章都是你亲笔写的吗？”
严复一听，心里就乱了分寸，但他稍稍调整了一下烦乱的心绪，很快镇定下来，回答说：“臣非该报主编，不过经常写点文章，交给它发表而已。”后来光绪不再追问他是不是主编，而是想了解严复写过的几篇得意的文章，于是严复便说出了在《国闻报》连续六七天刊登的《拟上皇帝书》。光绪就叫他重抄一份送来，严复解释说：“臣当时是希望皇上变法自强，提出了许多供您参考的意见，如今皇上圣明，已下了《定国是诏》，许多问题已开始实行，臣之言论，已没有多大价值了。”光绪便叫严复把主要内容告诉他。
严复顿时高兴起来，觉得光绪的确是真心诚意要变法自强，顺口把《拟上皇帝书》中的治标四策（整顿经济、训练军队、与友好国家建立外交关系、和邻国搞好关系）和治本四策（确定国家的政治体制、培养时务人才、体察民情、建立良好的社会风气）滔滔不绝地说了一遍，然后又引用司马迁的话说：“穷则变，变则通，通则久。”
光绪听后感慨万端，对严复说：“我们中国守旧的人太多，像你这样提倡变革的人太少了。”
严复深受感动和鼓舞。他想：皇上对变法如此热心，对自己如此重视，我怎能不竭尽全力，利用报刊和讲坛，宣传维新变法。
严复被光绪召见时，住在通艺学堂。通艺学堂是清政府刑部主事张元济亲自创办的一所提倡西学、培养维新人才的学校。
中日战争失败后，张元济深受刺激，经常和文廷式、陈炽、沈曾植等，在北京宣武门外陶然亭聚会，议论时政，畅谈变法。1896年后维新思潮像潮水一样汹涌澎湃地发展，更激起了张元济提倡西学和变更时政的热情。他联合几名官员，请求各省捐款赞助，在北京宣武门象坊街租赁房子，作为校舍，准备开办培养新学人才的学堂。
严复得到消息后，立即举双手赞成，并主动协助张元济进行工作。他为学堂起名为“通艺学堂”，又帮忙物色称职的教员。
通艺学堂开办后，所学功课主要是英文、物理、化学、数学等自然科学知识。为了配合教学，学堂还购置了不少外文书籍和实验仪器。供教师和学生使用。学生的来源，一部分是社会名流学者，一部分是清政府官员中具有维新思想的人。通艺学堂从创办以来，名闻京津，深受维新人士的称赞。
张元济在供职期间，经常把一些新书新报送给光绪阅览。自然，他亲手创办的通艺学堂，也就为光绪所知晓。
1898年5月，光绪在西苑勤政殿召见了张元济。张元济将学堂情况详详细细地向光绪作了汇报。光绪听了汇报，十分满意，鼓励他把学堂办好，培养出一批维新人才，并要他转告学生，好好学习，为推行新政效力。
光绪召见张元济的消息传到通艺学堂，学生们欢欣鼓舞，希望能请到一些名流学者开设讲座，增长知识，扩大见闻，最后他们决定在1898年请严复到学堂作两次学术演讲。他们先后向严复发出了两封请帖。学生们多么渴望严复能来学堂向他们讲一点西学科学知识啊！
严复留宿学堂，学生们闻讯后直奔他的住处。严复知道学生们的来意，起初婉言谢绝。在学生们的苦苦恳求下，特别是在张元济的热情邀请和鼓励下，才欣然答应。
严复在通艺学堂公开讲演的日期确定下来了，学生们奔走相告。讲演的那天，校园里一片沸腾。前来听讲的既有教员和学生，也有一些思想开通的官员。通艺学堂的大讲堂里，座无虚席，连人行通道处也站满了听讲的人。人们都想亲眼看看这位思想家的风采，亲耳听听这位学贯中西的学者的高见。
在张元济的陪同下，在一阵雷鸣般的欢迎掌声中，严复开始讲演了，他讲的题目是《西学门径功用》。他说：西学包括两大类，一类是哲学和社会科学，另一类是自然科学。
他讲完了这一段点明讲演内容、类似开场白的话后，略作停顿，便讲开了自然科学的功用。他从西方科学的剖析入学，指出数、理、化等成为专门知识，都是从长期的实验中得到的，也可以说，它们是无字立书。他说：我们读书，第一要读无字之书，注意对事物的观察和实验，我们向西方学习，首先是学自然科学知识。学了这些知识，生产才会发展起来。生产发展了，经济繁荣了，国家才会富强起来。但是，在我们中国，人们长期不学这些知识，而是埋头于古人用文字记载下来的学问。越钻书本，越脱离社会实际，更谈不到发展生产了，因而和西方国家相比，在各方面显得非常落后，我们要改变这个落后的面貌，就要向西方学习，学习他们发展生产的科学知识，使我们的国家也富强起来。
讲演完毕，讲堂里又响起了一阵热烈的掌声。人们边走边谈，感触很深，都对严复的演讲给予高度的评价。
几天后，天津《国闻报》报道了严复在通艺学堂讲演的消息，并全文刊登了他的演讲。
就在严复继续缮写《拟上皇帝书》的时候，北京、天津附近的军队岗哨林立，形势紧张起来。
1898年6月11日光绪正式宣布变法维新以后，以慈禧太后为首的封建顽固势力竭力阻挠和破坏变法维新。
封建顽固派经过多次密谋，决定借天津阅兵的机会，实行政变，废除光绪，扼杀变法维新。严复听到封建顽固派的“阅兵废帝”的阴谋后，连《拟上皇帝书》也抄不下去了，连忙收拾好东西，急匆匆地回到了天津。
严复觉得形势紧张，大祸临头，暂时躲避一下，要比北京方便安全得多。回到天津后，他无心做别的事。天天打听军队的行动，以便从中分析形势的变化。后来他从一位朋友那里得知光绪已向康有为等下了火速解围的密令，才稍稍放松了一下，但事情还在进展，还看不出结果。
果然，康有为等人接到光绪的秘密指示后，派人面请袁世凯，要求杀荣禄而救皇上。但袁世凯告密，东窗事发，荣禄和慈禧太后立即调动早已布置好的军队，发动政变，当年9月21日，光绪帝被幽禁在西苑瀛台，维新派被捕被杀，北京城里充满了白色恐怖的气氛。
几天后，康、梁在外国人的保护下逃亡到国外。谭嗣同等“戊戌六君子”在宣武门外菜市口慷慨就义，血染京华大地，张元济等被革职。变法维新运动就这样被封建顽固派镇压下去了。