1908年5月29日，预备立宪公会致电宪政编查馆要求速开国会，汤寿潜在电文中增加了“时不待我，敌不待我”八个字，表明了汤寿潜对速开国会的热切心情。他与郑孝胥等以预备立宪公会名义电请清廷要求以两年为限，正式召开国会。汤寿潜还与张謇等人以预备立宪公会名义电邀全国各省立宪团体，采取统一步调，赴京请愿，以敦促清廷早日召开国会，并派人赴各省联络发动。汤寿潜即派人到浙江进行发动，并向各府寄发传单和签名册，要求各地士民签名并派代表到省城开会。7月28日，各地代表聚集杭州开会，会上推举叶景葵、邵义等为赴京请愿代表，通过了由汤寿潜主稿的《国会请愿书》。这份由归安籍前吏部侍郎朱祖谋领衔、全省8000多绅民签名的请愿书，驳斥了反对开国会的种种观点，从正反两方面论述了速开国会的极端重要性，“海通以来，十数强国鹰膦虎视，其所以驯至富强者，所有政体无不归墟立宪，收效于国会，且有视立宪更进者，大率立两院制度之国会，予人民以参政之权，有参政权而后有责任。时势所趋，日本迎其机而利用之，蕞尔三岛，已见明效。中国为之，事半功倍，何独不为？顾或疑人民程度太低，惟其太低也，汲汲需开国会以便人民实地训练，得以增长其智力。国会一日不开，即缓至数十年，其人民之程度现象犹今日也。…或又疑人民权力太大，中国幅员广矣，交通又不便，人方议我十八省如十八国。正苦人民未有权利，故如溃瓜，如败叶，有事辄烦，朝延[廷]独当其冲，主客劳逸，势成倒置，动为列强所凌辱。未闻人民有权力之国而列强敢于凌辱者。”至于中国教育未普及、工商业不发达，那也是无国会之故，“无国会则予夺之权操之政府，人民率观望不前；有国会则人民参订工商法律，资本家地位巩固，自能并全力而为对外之竞争。”总之，“图存济变，系命于立宪，而根据于国会。”请愿书警告清廷：“国势日亟，列强对我政策瞬息万变，愈迫愈紧。”如不迅速成立国会，“恐列强无容我设立国会之余地。”（注：汤寿潜：《代拟浙人国会请愿书》，光绪戊申年，《史料专辑》，第489—490页。）
    在各地络绎不绝的上书和请愿的压力下，1908年8月，清廷被迫公布9年预备立宪期限。汤寿潜认为9年预备期太长，要求早开国会。1909年农历十月十六日，汤寿潜上奏《为国势危迫敬陈存亡大计》，再次呼吁“提前速开国会”。汤氏指出，成立国会，建立责任内阁，使人民与中央直接议事，共担责任，不但可以消弭内乱，且外交艰危事件也易应付。他批驳了国民程度底，召集国会需待以时日的观点，指出“试思日本明治二十三四年间，其程度岂能一一尽合？中国人民知为立宪之请求，亦正非无程度矣。如曰‘待’也，安保待至九年必能尽合？且外祸方急起直追而旦夕不待我也。”（注：汤寿潜：《为国势危迫敬陈存亡大计》，《史料专辑》，第522页。）同年，他在上摄政王书中，再次陈述局势危迫，尽速召开国会的紧迫性。
    1909年各省咨议局相继设立后，立宪派有了更大的活动舞台，各地之间也加强了联系，形成了一定声势。在自身实力壮大后，立宪派更不满足于已定的预备立宪期限，于是发起了全国范围的国会请愿运动。汤寿潜因“路事竭蹶”，坚辞浙江省咨议局议员。他在复咨议局议员函中说：“下走目击外力内渐，意非立宪不克支柱，暗言者廿年，明言者十年，皆在举国不言之日，有著作可按也。”他说今所以坚辞议员，实因路事，因“路事系奔走之役，不特杭沪也，今已远至甬绍，更非鞭长能及，正苦求脱不遂，兼任之说，期期以为不可。”（注：汤寿潜：《复咨议局全体议员》，《史料专辑》，第579页。）汤氏虽辞议员，但他仍是浙江省咨议局的精神领袖，给咨议局的活动以积极影响。1910年4月，汤寿潜游历广东，对广东各界发表请开国会的演说，再次论及君主立宪制度的益处，希望广东各界发扬三元里人民斗争精神，再接再厉，再次发动国会请愿运动。（注：《汤蛰仙学使游历粤省演说词》（请开国会演说词），《史料专辑》，第585—586页。）
    由于清政府预备立宪原本只是为了欺骗舆论，消弭革命，所以1911年5月8日它所成立的“责任内阁”，皇族成员竟占一半以上。汤寿潜立即与张謇、沈曾植、赵凤昌等联名致电摄政王，要求改组“皇族内阁”，“重用汉大臣之有学问阅历者”，但被拒绝了。“皇族内阁”的出笼，加以领导浙路斗争中的艰难经历，使汤寿潜对清政府完全失去希望。同年6月27日，清朝已岌岌可危，汤寿潜在汉口遇郑孝胥，因主张共和，与主张保皇的郑氏决裂。（注：陈志放等：《汤寿潜年谱》，《史料专辑》，第635页。）
    由上可知，汤寿潜是20世纪初最早宣传君主立宪并策动朝廷遣使出洋考察宪政的立宪派人士之一，并极力敦请朝廷速开国会、建立责任内阁，发动和组织国会请愿运动，对立宪运动的兴起和发展起了重要作用。但由于“皇族内阁”的出笼，汤氏在武昌起义爆发前即已转向共和。
    二、汤寿潜与南京临时政府的筹建
    武昌起义爆发后，革命形势迅速发展，筹建统一政权问题很快被提上了日程。汤寿潜积极参与了筹建活动，为南京临时政府的建立作出了贡献。但长期以来，学术界把汤寿潜与张謇、赵凤昌等立宪派相提并论，认为汤寿潜等企图操纵临时政府的筹建权，因而多有贬责，这是值得商榷的。
    汤寿潜是较早意识到组建统一革命政府问题并公开发出这一倡议的人。武昌起义爆发的第二天，汤寿潜抵达武汉，在鄂两天，他看到武昌起义的蓬勃声势，并了解到湖北、广西、四川等地一些州县已继起响应，意识到清政府即将倾覆，遂于13日返沪，22日即“与三数同志组织临时会，为临时政府之预备会。”（注：《浙军都督府卷宗》有关都督汤寿潜书信底稿集拾，《史料专辑》，第712页。）
    11月5日汤寿潜被举为浙江军政府都督后，11日，他与江苏都督程德全联名致电沪军都督陈其美，倡议于上海设立临时会议机关，以筹建临时政府。电文说：“自武昌起事，各省响应，共和政府已为全国舆论所公认，然事必有所取，则功乃易于观成。美利坚合众之制度，当为吾国他日之模范。”因此，急宜仿美国独立战争时大陆会议的精神和方法，“于上海设立临时会议机关，磋商对内外妥善方法，以其保疆土之统一，复人道之和平。务请各省派代表，迅即莅沪集议。”并提出代表举派方法是由各省咨议局和军政府各举代表一人常驻上海。（注：《民立报》1911年11月14日）汤寿潜等关于组织临时会议机关的倡议顺应了形势发展的要求，得到各省的积极响应，其集议方法也为各省所接受。11月15日，先期抵沪的苏、沪、闽三省代表成立了各省都督府代表联合会。