唐文治接手邮传部上海高等实业学堂之时，正是中国社会一些时代先驱们主张“教育救国”、“实业救国”方兴未艾之际。唐文治意识到必须根据社会变迁对知识人才的需求状况，把学校发展成名实相符的高等实业教育机构。在南洋大学任职3年后，唐文治极有远见地把教育作为立国之本，把学校教育提高到与社会发展相并列的战略地位，提出：“立国之要，以教育为命根，必学术日新，而国家乃有振新之望，此必然之理”。
1911年11月6日下午4时，在上海徐家汇原清朝邮传部上海高等实业学堂的大会堂内，该校师生汇聚一堂，群情激昂，欢呼辛亥革命首义成功和上海“反正”及江苏“独立”。学校正借革命东风，举行更名大会，正式改“邮传部高等实业学堂”为“中国南洋大学”。会议伊始，一位中年人发表了热情洋溢的讲演，期间竟响起多次热烈的掌声，他就是唐文治，中国南洋大学（今上海与西安交通大学的前身）的首任校长。
科举之路的成功，最终为唐文治确定了“出则为名臣，处则为名儒”的传统儒者的经典生活路向。从1892年到1901年，唐文治供职户部，起初担任闲职，在这期间，他被翁同延请到家中坐馆教书长达8年。同时，唐文治也再次拜著名学者沈曾植为师，学问更为淹贯通达。他受沈曾植影响，认识到一时代有一时代的学问，“唯知时者可与言消息”。
1894年中日甲午战争是近代中国生活的转折点，也是唐文治个人思想的转折点。这一年，他不顾职低位卑，毅然直忤权贵，上《请挽大局以维国运》的万言折，阐述了“最为切至急于施行”的8项时事，较为系统地阐述了改革晚清政治的必要性和方案，早康有为等人半年。虽然奏折泥牛入海，但却使得他经纶政治的才干和忠公体国的苦心为世人所知。正是该事件，使翁同龢认识到唐文治可堪大用，转其为实职。由于唐文治“人品端方，趋公谨慎”，他逐步得到提拔，进入了仕途的辉煌时期。1901年，总理衙门改为外务部后，唐文治随之任该部榷算司主事一直到1903年8月。在此期间，唐文治刻苦钻研，在与蛮横的殖民者直接交锋的过程中，认识到国弱则受欺，强国之路何在的问题激起了唐文治的深刻思考。两次出洋的经历彻底改变了唐文治的人生轨迹。
唐文治的第一次出洋在1901年，作为户部侍郎那桐的随员前往日本，任务是为日本驻华使馆书记生杉山彬遇害一事向日本“道歉”。这次外交活动为时一个半月，唐文治一边为外交活动准备大量材料，一边自己用心考察日本能给中国启示的地方。在这期间，由于用眼过度，因长期刻苦用功本已视力不佳的唐文治左眼失明。饶是如此，他归国后，写成《东瀛日记》，为国人了解日本打开了一扇窗户。第二次出洋是1902年，出访英、法、比、日、美等西方强国，为的是庆祝英王爱德华七世的加冕礼。这次出访由于种种原因，逗留西方长达半年之久。在访问伦敦图书馆时，对唐文治的内心冲击尤甚，他看到馆中“书架积长32英里，庋藏各国今古图籍300余万种。”陪同翻译为法国人微席叶，此人见唐文治对馆藏图书大加赞赏，就得意地挑衅唐文治：“中国素号文明上国，今先生来游是邦，见欧洲识字人多乎？抑中国识字人多乎？”唐立刻正色回答：“欧洲识字人固多，然中国识字人归在躬行实践。譬如仁、义、礼、智，必有此四者，方可谓仁义礼智四字。奸、邪、恶、逆，必绝此四者，方可谓识奸、邪、恶、逆四字。我中国此等识字人固少，谅欧洲人亦不多耳！”回答最大限度地维护了民族尊严，但他自己的确深受刺激。对这次外事活动，唐文治归国后撰下了《英轺日记》12卷。他体认到了西方列强民主制度下的官制与中国的巨大反差，认同民主政治的威力。3年之后，唐文治就积极主张实行官制改革和实行君主立宪。辛亥革命之后，又迅速列名于请清帝逊位之电稿。作为一个成功的士大夫能有这种行动，不能不说受到这两次出洋所受刺激的影响。
更为重要的是，通过这次访问，唐文治开始思考中国的出路。他融入到了20世纪初叶中国新知识阶层的普遍性看法之中，即认为世界“争之道”有三：曰兵战，曰商战，曰学战，而“兵战，商战，其事又皆本于学战”。尤其是通过对西方各国的切身考察，唐文治对列强教育的普及化和专业化印象深刻。在仅两三万字的《英轺日记》中，讨论描述西方各国教育状况的竟有数千言之多！在归国之后所上的《由英回京条陈》中，唐文治认为西方致治保邦之方中“切近易行”且为“中国所万不能缓者”，“厥有三事”，一是商务、路矿以外，他发现，西方国家强盛的根本是政府鼓励工商实业，再就是开学堂，“国运隆污必与学校盛衰相消息”。也就是说，唐文治认识到实业和教育，特别是后者为“立国之本”。显然，能综合两者的，莫过于实业教育。这一思想认识为唐文治日后投身教育并着重工科教育关系匪浅。
唐文治归国之后的1903年，他开始供职商部，两年之后署理商部左侍郎。1906年9月，商部改为农工商部，因尚书载振奉旨赴东北查办事务，唐文治署理该部尚书，达到了他宦海生涯的巅峰。在这4年之中，唐文治参考借鉴西方各国例制拟订了《商部章程》；又协助伍庭芳着手编订《商律》，意欲通过制定《商律》作为则例，创设路矿诸公司作为起点，借以实现“保利权而行商务”的经济改革目的。在这个岗位上，唐文治在促进民族经济进步和实业发展方面切实起到了“总枢”的作用，多次受到清帝的“召见”而“迭蒙温奖”。可惜的是，尽管唐文治忠公体国，但满清官场的昏庸腐败，令唐文治的种种设想多成画饼。特别是唐文治和权臣袁世凯之间的冲突，使得唐文治对清末政治日益寒心。1906年12月21日，随着母亲去世，唐文治因“丁艰”而离开农工商部，并从此抽身离开官场，退出政坛，时年仅42岁。他最终的选择是投身教育。
唐文治留心教育早在甲午战争期间就已产生，此前一直留心“性理之学”的他震惊于中国的失败，意识到仅仅死守儒家学术传统已经无济于事。两次出洋之后，唐文治即认为“国家奖励工商之法，必先设立学堂，培植人才为工商业中领袖”，此举具有“精心妙用”。此后，他积极参与创设京师高等职业学堂和保护湖南明德中学。1909年，唐文治开始担任江苏教育总会会长，任内积极推进江苏教育的发展，并联络全国学界共同进步。唐文治在这个岗位上的出色业绩是他最终投身与他渊源颇深的南洋大学的重要中转站。
南洋大学堂，建立于1897年1月26日，初名“南洋公学”，由当时任大理寺少卿的盛宣怀奏请清政府后在上海徐家汇择地筹办而成。因上海地处当时清政府所谓“南洋”之地，且办学资金多由官督商办的招商局和电报局提供，故名“南洋公学”。立学宗旨本为“以通达中国经史大义后植根底为基础，以西国政治家、日本法部文部为指归，略仿法国政学堂之意。”即以造就内政、外交和理财诸方面人才为根本。后因袁世凯与盛宣怀的权争，1904年底改由唐文治所在的商部管辖，次年改名为“商部高等实业学堂”，相应地，办学目标改为“讲求实业以能见诸实用为要旨”，“冀为振兴中国商业起见造就人才，力图进步”。1906年，该校又改隶新设立的邮传部，并于次年改名为“邮传部上海高等实业学堂”。这时，学校由于办学经费紧张，成为一个烂摊子。危难之际，邮传部尚书陈玉苍奏派唐文治出任学校监督。1907年9月，唐文治正式走马上任。自此唐文治与南洋结缘，一直到1920年，唐文治掌理校务13年有余。
唐文治接手邮传部上海高等实业学堂之时，正是中国社会一些时代先驱们主张教育救国和实业救国之际。唐文治意识到必须根据社会变迁对知识人才的需求状况，把学校发展成名实相符的高等实业教育机构。在南洋大学任职3年后，唐文治极有远见地把教育作为立国之本，把学校教育提高到与社会发展相并列的战略地位，提出：“立国之要，以教育为命根，必学术日新，而国家乃有振新之望，此必然之理。”他对大学使命和教育宗旨的认识是：“夫世界一教育场也，国家一大学校也。善政不如善教之得民也。善政可以定一时，善教可以淑数世。行其教者治，不行其教者乱，而其大枢纽，尤在于各省之吏治。”有鉴于此，他无论是在学科专业设置，还是师资配备和教学实践方面都切实贯彻“尚实”的精神，以求改良现状。
根据崇实精神，唐文治开始厘定教育方针。他认为，对学生的教育，应该“以道德端其规模，以规律束其身心”。学校办学之大要，“在造就专门人才，尤以学成致用，振兴全国实业为主，并极意注重中文，以保国粹”。1911年制定的学校章程即以此为依据。根据这一认识，唐文治把实业学科的创办列为办学的头等大事。在清末4年间，他在学堂内先后开办起铁路、电机和航海3个专科，并极力辅助商船学校正式成立。这样，学校的性质由培养商务实业人才而转为培养工程技术人才为主的工科大学。唐文治由是成为中国工科教育的先驱。