戊戌变法的失败，证明了温和改良在中国行不通。孙中山从此更坚定了发动民众，以武装暴动推翻清朝统治的决心。他奔走海外，在华侨、留学生中发展同志，又联络国内的会党力量，在南方各地，频繁发动武装起义，影响日益扩大。光绪二十六年（1900 年）的惠州起义虽然也遭失败，但革命思潮却大大深入人心。孙中山后来回顾道：
“当初次之失败也（指 1895 年广州起义失败——引注），举国舆论莫不目予辈为乱臣贼子、大逆不道，咒诅谩骂之声，不绝于耳。吾人足迹所到，凡认识者几视为毒蛇猛兽，而莫敢与吾人交游也。惟庚子失败（指 1900 年惠州起义失败——引注）之后，则鲜闻一般人之恶声相加。而有识之士，且多为吾人扼腕叹惜，恨其事不成矣。”
进入二十世纪，随着清朝统治危机的急剧加深，全国形势有如布满火种的干柴，随时可能被革命派点燃为燎原大火。张之洞出于阶级的自觉，不遗余力地抵制革命，以挽救清王朝的最终溃灭。
二十世纪初年，日本是孙中山革命派的大本营。中国留日学生是革命派的骨干力量。由于时任湖广总督的张之洞是清朝疆吏中主张游学最力者，因而革命派中又尤以两湖籍留学生为最多。这显然大有违于张之洞的初衷。正如有的辛亥革命老人回忆所说：“张之洞派青年到外国留学，本为缓和革命危机，却加速了革命的进程。”光绪二十八年（1903 年），湖北留日学生尹援一、窦燕石等在东京创办《湖北学生界》杂志，揭露帝国主义对华侵略阴谋，鼓吹反清革命思想。张之洞看到此刊物后，十分气愤，他一面致电鄂督端方，“以后少派学生出洋”，下令将《湖北学生界》的主要撰稿者刘成禺、张继煦等电调回国，一面致电驻日公使蔡钧；“查游学生职业在安分励学，力行用功，期于学成回国致用，该生等果为爱国起见，课余有暇，尽可翻译东文政治教育等门有用之书，饷遗宗国，何得不请示本省官师，辄自擅刻报章，作此鹜补荒己之事。”要求对留日学生严加管束，“如抗不听命，应即停给学费，知会日本国校长，将违教学生撤回。”
光绪三十年（1904 年），原两湖书院学生、著名革命党人、湖南籍留日学生黄兴归国从事革命活动，由上海到武昌，在两湖书院发表反清革命演说，同时散发《革命军》、《猛回头》等革命书刊数千册。张之洞闻讯将黄兴驱逐出境，同时下令严厉查禁“逆书”：“本部堂访获《警世钟》一书，系自上海传来，诬谤朝廷，搅扰和局，诋良民为奴隶，赞会匪为志士，狂吠毒蛰，凶惨万状”，“又有《猛回头》一书，词意亦极悖谬，与《警世钟》大同小异，亦系此等乱党所为”，”无论坊贾居民，概不准将《警世钟》、《猛回头》等逆书行销传送，如先径有是书者，立即送官销毁，傥敢故匿不报，或翻印传布，一经查出，定即治以应得之罪。”
张之洞还直接参与迫害革命党人。光绪二十七年（1901 年），他与刘坤一及江苏巡抚恩寿密谋逮捕时在苏州东吴大学任教的著名革命党人章太炎。章闻讯后，避难日本。光绪二十八年（1902 年），由倾向革新人士陈范主办的上海《苏报》成为中国教育会和爱国学社的机关报，聘请章士钊为主笔。章太炎、蔡元培等为撰稿人，专辟“学界风潮”专栏，报道各地学生爱国运动，又转载邹容的《革命军序》以及章土钊等人撰写的赞扬《革命军》的文章。《革命军序》写道：“夫中国吞噬于逆胡，二百六十年矣，宰割之酷，诈暴之工，人人所身受，当无不昌言革命。”章士钊的《读〈革命军〉》大声疾呼：“卓哉！邹氏之《革命军》也，以国民主义为干，以仇满为用，挦扯往事，根极公理，驱以犀利之笔，达以浅直之词。虽顽懦之夫，目睹其事，耳闻其语，则罔不面赤耳热心跳肺张，作拔剑砍地奋身入海之状。”为反驳康有为“中国只可立宪，不可革命”的谬论，章太炎在《苏报》上发表著名的《驳康有为论革命书》：“公理之未明，即以革命明之；旧俗之俱在，即以革命去之；革命非天雄大黄之猛剂，而实补泻兼备之良药矣。”这些革命言论犀利无比，且极富煽动性。清政府惧恨交加，遂勾结上海公共租界工部局，逮捕章太炎，封闭《苏报》。邹容激于义愤，自动投案。章、邹二人不屈不挠，于会审公廨上继续宣传革命，并绝食以示抗议。为达到屠杀革命人士，“定国是而遏乱荫”的目的，清政府向各国驻沪领事提出“引渡”章、邹二人的要求，但被各国拒绝。这便是轰动一时的“苏报案”。
在“苏报案”中，时在北京厘定学堂章程的张之洞扮演了重要角色。他建议军机处电令两江总督、南洋大臣魏光焘，对章、邹二人应“尽法惩办，勿稍疏纵”，又向暂署湖广总督端方建议，派湖北巡警局总办金鼎赶赴上海，与各国交涉，引渡章、邹二人。
金鼎抵沪后，不惜出卖沪宁铁路利权，出巨资十万两银，作为引渡章、邹二人的交换条件。但各国租界当局为维护租界治外特权，又耽心激起中国人民的愤怒，以“租界事，当于租界治之”为由，拒绝了清政府的要求。当谈判处于僵局之际，张之洞提出：“在中国境内，虽系祖界，其中国人民仍然归中国管辖，故遍查条约并无租界交犯章程。”启发魏光焘、金鼎等以维护国家主权为名，敦促各国引渡章、邹。正当此时，北京发生刑部鞭毙革命党人沈荩事件，引起国内外舆论的强烈反响，在张之洞等极力活动之下曾一度动摇的各国驻京公使转而一致拒绝引渡章太炎、邹容。张之洞仍不死心，又提出用“只以监禁了事，决不办死罪”为条件，诱使租界当局交人，但亦以失败告终。