翁同龢是晚清政坛的要员，有凡近代中国的重大事件他几乎无不参与。1895年甲午中日战败后，他因受战败的强烈刺激，又目睹战后各国在华掀起的划分势力范围、旨在瓜分中国的严重民族危机，深感旧法实不足恃，产生了变革国政、振兴王朝的强烈愿望，并积极引导光绪帝实行维新变法。此后，他援引康、梁维新派，支持维新派的变法活动，并代光绪帝手拟宣布变法的国是诏，为维新变法的实现作出了巨大努力。
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    在漫长的封建社会中，“天理”、“国法”、“人情”这三者关系链常一再被打破，这时天理失维，道德沦丧，民失所依，社会失去了平稳，天下顿时大乱。然而封建王朝虽在不断地更替，但封建政治制度却一再度过危机存在下来，原因不是别的，就是在封建经济关系和政治关系没有发生根本变化之前，社会结构被恒定在旧的模式之中，这就是人们通常所说的“合久必分，分久必合”、“大乱大治”。鸦片战前的中国就是在这种“分”与“合”、“乱”与“治”的往复循环中走过来的。当然，由“分”到“合”、由“乱”到“治”，并非简单的合成，“周非旧邦，其命维新”，需要经过“维新”与“革命”。这个“革命”也并非指现代意义的革命，而是改良、变法，其本质就是“变器不变道”，封建政治制度即统治人民的纲常名教是永远不能改变的。然而儒家的这种“变器不变道”的“维新”变法论，到了近代却遭到了严重的挑战。鸦片战后，万国递航东来，“中国遇上了三千年来一大变局”。随着六十年代洋务运动的兴起，西方资本主义的生产经营方式被移植到中国来，中国诞生了资本主义。清朝统治者虽然一再强调“中体西用”，但正如“一定的器必有一定的道”，“一定的用必有一定的体”，道器不分，体用不离一样，在引进、模仿、制造西方资本主义的“器”的过程中，资本主义的经济管理方式、行政手段、学说理论等等，也随同被介绍到中国。七十年代后，中国社会上出现了一股要求学习西方议会民主政治、厘革封建政治的改良思潮。这种要求以西方资本主义先进国家政治为模式来改造中国政治，突破了中国传统儒家所标榜的以历史上的盛世为治国常经，具有非同旧质、带有革命性的深远意义。
    对于置身于清朝统治中枢的翁同龢来说，甲午战败及战后严重的民族危机、社会危机给他带来的精神重压和刺激是显而易见的。有鉴于王朝统治的衰危，还在甲午战败不久，他就萌发了变法的念头：“士大夫立身不能济天下之变，徒以区区苟免为幸，亦可耻矣。”（注：《瓶庐丛稿》卷一、卷四，台湾文海出版社影印本。）在一次给盛宣怀的信中指出：除了礼政、吏政外，兵政、户政、刑政、工政均需改革（注：参见盛宣怀《愚斋存稿》卷九十一。）。他曾和督办军务大臣一起大力进行军制改革，裁汰旧军，支持胡燏棻、袁世凯编练新军。为了抵制外国资本纷纷来华投资设厂、开矿、筑路、办银行，他曾支持本国资本主义新式企业的开办，一手帮助盛宣怀经营中国铁路总公司、接办汉阳铁厂、开办中国第一家资本主义商业银行--中国通商银行等新政活动。然而，“世变之亟”的变局，迫使他去作更深层次的的思考。他感到这些新政固然要办，但若不从政治上下手，对国家进行一番彻底的根治，仍然不能摆脱严重的民族危机。“不变法，不大举，吾知无成耳。”（注：《翁松禅墨迹》（三），1917年商务印书馆影印。）翁同龢这里讲的“变法”、“大举”，就是要变更封建政治，变更传统的治理国家的大政方针，即变更封建政治制度，也就是儒家所说的“道”、“体”。后来他又把他的这一变法主张具体而明确地归纳为“变法需从内政根本变起”，并成为他在整个戊戌维新变法运动中的指导思想，这是翁同龢思想认识上的一个飞跃，是他由洋务派转为维新派的重要标志。他的这一转变还影响了光绪帝，直接关系到日后维新变法的出现。
    翁同龢主张“变法需从内政根本变起”，他讲的所谓“内政根本”，具体地说就是现存的国家政治机构和相关的制度。他长期生活于清朝统治的核心，位居中枢，权参机要，对清朝的政治机构和制度在运行中的利弊最清楚，对于这些，他在日记中颇多披露。维新运动兴起后，他正式提出要求对政治机构和制度的诸多弊窦加以革除。
    选官制度是国家政治制度的一部分，而捐纳则是清代选拔官吏的一大途径。对于这种选官方法，他始终持反对态度，认为“败坏官场，莫此为甚”。在1874、1887、1890年先后三次奏请停开。维新运动兴起后，他向光绪帝建言，停止开办海防捐例，被光绪帝采纳。只是由于守旧官僚的反对，最终才未实现。
    他力主变革兵制。他说：中国苟能雪耻自强，“兵政必须变法，非将中国旧法扫除而更张之”。变革“实欲去积弱朽蠹之军”，“箴膏肓起废疾也”。提出“练兵之法，以西法为最善”。认为“既用西法，非将中国旧军大加裁汰。……国势转弱为强，中兴在此”（注：庞洁公辑：《翁常熟手札》（一）、（三），1925年商务印书馆影印本。）。根据他的建议，光绪帝颁谕，饬令各省督抚将军整顿旧军，编练新军，作到编制统一、武器统一（注：翁同龢等：《请裁东三省练兵折》，中国第一历史档案馆藏、军机录副，光绪二十三年兵制卷。）。
    科举考试制度是清代选官的又一重要途径，它曾对清王朝统治的稳定和巩固起过重要作用，但在推行过程中，它自身的弊端也日益暴露，许多规定和限制，诸如答卷不得“越幅”，卷面要整洁、避讳，书写要工整；答卷文体只能采用八股文体，破题、承题、起讲、入手、起股、中股、后股、束股等部分均不得违背规定，若有违背，即行斥落，不予录取，严重禁锢人的聪明才智，使不少有真才实学的士子无法入仕。翁同龢多次担任乡、会试的正、副考官，对于科举考试“一试定终身”的作法，很不以为然。他说：“一韵之失，一字之病，往往摈抑真才而不顾。嘻，亦已甚矣。”（注：《瓶庐丛稿》卷一、卷四，台湾文海出版社影印本。）因此，对于那些怀抱经世之志、经国之才的落第生员深表惋惜。但恪于制度规定，他又无法帮助他们。对这种阻格人才的考试制度所带来的弊端，他一直积久于心，直接孕育了他要求变革选拔人才方法的思想。维新运动开展不久，翁同龢的门生、贵州学政严修奏请仿照从前博学鸿词科之例，开设经济特科，于乡、会试之外，另开一途。翁同龢认为这个建议不但可以“藉此增长科以阴去八股”（注：转引自费行简：《慈禧传信录》一书。），而且还是发现和选拔人才、推动维新变法的好办法。在总理衙门大臣会议此事时，他竭力表示赞成。认为“当此时变，不能不破格求才”，“诚有破格非常之举，不足以耸外人之视听而鼓舞海内之人心”。主格一年一办，与科目互为济用“非特科无以动一时之耳目，非岁举无以供历久之取求”，并建议以内政、外交、军事、理财、格物、考工等六个方面内容出题开考。由于他的坚持，“此事遂成”（注：转引自费行简：《慈禧传信录》一书。）。光绪帝最终采纳了他的这个建议，认为事属可行，于1898年2月颁谕， 令京官三品以上，外官督抚、学政，各举所知，悉送总理衙门， 待人数达到100人即行择期开考。旋因他的开缺和政变发生，此事搁浅未成，直到1903年6月才正式举行。
    对于清朝政治机构重叠，各衙门之间权限不明，以及中央与地方行政的隔膜等缺陷，翁同龢在甲午中日战争期间，感受最深。战争期间，军机处、总理各国事务衙门、总理海军事务衙门、北洋大臣，乃至各省督抚，彼此之间因互不统属，各自为政，以致呼应不灵，造成军报延搁，大小决定不能迅即执行，直接影响了对战争的指导。 1894年7月，翁同龢奉旨列席军机会议，发现军机处虽为战争的最高决策指挥机构，但对于前敌军情非常生疏，一切军报均须向直隶总督李鸿章索取，因此，他说：“将士之贤否，军报之虚实，器械之良窳，落漠不知，而中枢所凭者一纸官书耳，虽百喙不能与争。”（注：庞洁公辑：《翁常熟手札》（一）、（三），1925年商务印书馆影印本。）这是他参与指导战争中感到最为苦恼的问题，也是他认为中国“蹈之失败”的原因，他已深切体会到政治体制的落后给军事所带来的直接危害。
    如何来解决国家机构重叠、权限不明这些弊端，使国家日常行政机构在保证专制皇权高度集中的前提下正常运作，这是摆在当时清政府面前的一大难题。仅凭对现有的机构进行增删并减显然是不够的。翁同龢在阅读康有为呈送给他的《日本明治变政考》、《俄国大彼得变政记》，以及黄遵宪赠给他的《日本国志》、薛福成送给他的《出使英法义比四国日记》、传教士李提摩太送给他的《列国变通兴盛记》等书的基础上，决定参照和仿效外国政治机构和制度，革旧图新，对清朝中枢机构进行改革。根据康有为的意见，他向光绪帝建议“设制度局于内廷”。在制度局下面，分设法律、学校、农商、工务、矿政、铁路、邮政、造币、武备、社会、游历等局。制度局及下设各局的主要官员由皇帝妙选“天下通才”数十人来担任。遇有国家大政，由皇帝主持，共同讨论。对此，康有为在自订年谱中说得非常清楚：开制度局“本出自翁意”，“常熟欲开制度局，以我值其中”（注：《戊戌变法》（四），第129页。）。 设制度局于内廷，也就是要建立维新变法的中央领导机构，由主张变法的维新志士和拥护变法的帝党官僚共同掌握中央议政权、行政权和改革地方行政的大权，它触及清朝体制，是带有根本性的变革，是一项非常重大的举措。此举“本出自翁意”，集中反映了翁同龢支持光绪帝维新变法的主要意图就是要向顽固派全面夺权，而以康有为“值其中”，则表明了他对维新派的信赖和器重。设想，制度局及下属各局一旦设立，顽固守旧官僚必将被架空。所以，此议一出，举朝“震愕”。荣禄看出个中的厉害，恶狠狠地说：开制度局是废我军机、内阁、六部，决不答应。由于守旧官僚的竭力反对，翁同龢这项政改计划未能实现，而且这一政改主张还直接把维新派同守旧官僚之间的矛盾紧张关系激化成对抗，导致了日后西太后与守旧官僚发动推翻新政的政变。