1894年，中日甲午战争爆发。唐文治满腔义愤上奏《请挽大局以维国运》折，提出发愤图强、励志改革的8条主张，甚为翁同龢所激赏。他向清朝当局进言道：“方今中国之积弱，非一朝一夕之故，苟非举宿昔之弊一切扫除而更张之，则万不足以固邦本而御外患。”针对清廷行政用人的腐败，他明确提出“正人心，别流品”、“务刚断，严赏罚”、“正官常，破资格”等；主张改革科举制度，学习科学知识；改革武科试弓矢刀石之旧制，通晓新的军事学和新式武器以及“联邦交，简使臣”“塞漏卮，节浮费”等建议。
1895年，清政府签订了丧权辱国的《马关条约》。无锡、太仓应试举人向朝廷集体上书，所奏《上察院呈》折就是唐文治起草的，奏折极力反对卖国的和约。以上两项奏折均比历史上著名的康有为、梁启超公车上书还早。
1898年，康有为、梁启超等人掀起的维新变法运动得到了清廷军机大臣翁同龢等人的支持。同年二三月间，唐文治也先后呈奏《谨殚血诚以维国脉》折和代拟《谨陈管见以固人心》折，主张仿欧洲各国之例，集思广益，折衷舆论，并极力反对贪污和专制。
戊戌变法失败后，在六君子喋血菜市口、翁同龢也被革职回乡之时，唐文治不怕受牵连，亲自到正阳门车站为翁送行，黯然而别。
他后来在外务部供职时，曾坚持拒绝葡萄牙向我提出增加租借地的要求，因而挫败了葡国的图谋。1902年5月，英王将加冕于伦敦，唐文治奉命随使英国庆贺，并应邀访问比、法、美、日诸国，经途八万里，为时十七旬。滂滂地圆，随日以行，左旋一周，极西极东，在当时可算是破天荒的盛大外事活动。他回国以后，将所见所闻写了一部《英轺日记》共12卷，于1903年2月由上海文明书局印行，使国人大开眼界。
唐文治在日记的序言中，对于西方诸国的强盛发达深表感慨，呼吁中国卧薪尝胆，力谋自强，以期立足于世界民族之林。
唐文治炽热的爱国真情，令人感奋。他的门生，后任《人民日报》总编辑的范敬宜在撰写《漫步巴黎忆恩师》中回忆了老师唐文治当年给学生朗读《英轺日记》序言时的情景：“我是1945年在无锡国专沪校读书时亲闻唐校长朗读这篇文章的，当时他已八十多岁，双目失明，然朗读时声震屋瓦，声泪俱下，其忧国之情，使学生无不为之动容。”
唐文治在清政府商部和农工商部供职时就极力主张改革政治，学习西方国家工业科技文明，并积极主张扶植私营工商业的发展，以培植国家元气。同时要求堂司各官均宜束身自爱，不得私营商业，借图私利。他自己更是严格拒绝一些官、商的赠金，操守廉正。1904年，他在商部任职时，有人送给他白银200两谋求职位，他当即掷还。次年，广东一商人赠他白银2000两，也被他坚决退掉。此间，他还在北京设立高等商业学堂、勘矿总公司等，并呈奏《请设立商会》折，说服慈禧太后，在北京、上海等地设立了总商会，使商人有了保护自己利益的组织，并批准在上海设立商务印书馆、科学仪器馆等文化科学机构。
中国建筑铁路，一向依靠外债。唐文治极力主张自力更生兴建铁路。由他拟定的商办铁路政策中，把利用华商侨商的财力作为建筑铁路的资金。从此以后，商办铁路在全国各地纷纷兴建。后来，清政府邮传部接管了铁路，非但不支持商办铁路，而且为迎合帝国主义的侵略意图，竟将各省商办铁路一律收归国有，准备把全国的铁路主权拍卖给帝国主义，因而引起了各省大规模的保路风潮，成为辛亥革命的爆破点。
尽管唐文治殚精竭虑，擘划中国农工商业，无奈清朝廷腐败透顶，他所写奏折包括兴办东三省铁路、矿业、水利、商业和收回辽东法权的《兴办东三省要政奏稿》以及《请改定官制》折、《请立宪》折等都被束之高阁。他深感个人很难有更大作为，便在41岁时离开了官场。从此，他便全身心投入教育救国事业。1907年，42岁的唐文治应邀出任南洋公学监督（即校长）。他在校内开设铁路专科、电机专科，后又增设商船驾驶科、铁路管理科，并开办机械、电机等附属工厂，以供学生实习试验之用，奠定了以后交通大学作为工科大学的基础。这在交大校史上，乃至在中国教育史上都属首创。1911年辛亥革命后，该校改称南洋大学，后又改称上海工业专门学校，1921年改称交通大学，唐文治为首任校长。不管学校名称怎样改变，前后共14年，唐文治始终任该校校长，成为上海解放前在交通大学任期最长、建树最多的校长。他广聘中外名师来校任教，并积极派遣毕业生出国留学，把一所设备简陋的普通工业专科学校，办成了一所德智体并重，中外基础课并重，工科、文科与管理学科教学并重的工科大学，奋起追赶世界先进水平。
1920年，唐文治眼病加重，决定回无锡家居讲学，遂又创办了无锡国学专修学校（简称无锡国专），并任校长。办学之初，他首先宣布；“吾国情势，日益危殆，百姓困苦已极。此时为学，必当以正人心、救民命为唯一宗旨。”他一再强调：“国家之亡，先亡于无是非；人心之亡，先亡于无是非”，“未有身不正而能正人者也，未有心不正而能正其身者也”。新生入校的第一堂课，必由唐文治亲自讲授范仲淹的《岳阳楼记》，使学生首先认识到作为一个中国人，必须有先天下之忧而忧，后天下之乐而乐的胸襟和抱负，体现了他教书先要育人的教育思想。他因积劳双目失明后，仍坚持担任两三门课程的教学工作，需要读课文时，便请人代读。同时坚持著书立说，自己不能书写，便亲自口授，托人代笔。他任校长达30年之久，直至新中国成立后的1950年学校并入苏南文教学院。以后唐文治仍然担任学校的名誉教授，直至1954年4月9日病逝，享年89岁。唐文治一生自奉甚俭，在上海交大和无锡国专经费困难时，他带头只拿半薪。一旦国家发生大灾，他总是自己带头赈济，并八方呼吁募捐。在1912年至1943年的31年间，他就组织赈灾并自捐款物十四五次，所赈济地区近及太仓老家和无锡、崇明、常熟等地，远及湖南、陕西等省。20世纪20年代初，他与画家朱屺瞻等发起修筑沪太公路及锡澄公路，继而他又会同无锡、江阴知名人士，向有关当局申请以工代赈，用以救济两县灾民。1935年，山东、江苏、河南等省遭受水灾，唐文治先后募捐，交予上海水灾义赈会散发。1940年，在他75年岁高龄时，还和同乡一起组织积善会，开办施粥厂，向穷苦百姓施舍米粥。在太仓老家，对少数不能出门的老弱妇孺，他还派专人给他们送上门去。1943年大旱，太仓百姓严重缺粮，他又特意动员商人到常熟等地去买米，帮助近千名孤寡穷人渡过了难关。
唐文治虽属维新派，但他却没有像康有为那样后来蜕变成保皇派，而是顺应历史潮流，拥护孙中山先生领导的辛亥革命。他当时除与他人联名电请溥仪皇帝逊位外，还积极支持南洋大学学生剪除发辫等革命行动。1937年抗日战争爆发，唐文治对于日本帝国主义的侵略更是义愤填膺，曾多次在报刊上撰写文章，提出停止内战，一致对敌。1947年国民党统治区人民爆发了反饥饿、反内战、反迫害运动，唐文治又率先同张元济、陈叔通等人，联名致上海市长吴国桢公开信，严词抗议国民党反动派逮捕爱国进步学生的罪恶行径，要求释放被捕的爱国学生，并表示支持学生的爱国行动。
唐文治一家，人才济济。他共有4个儿子，除二儿子夭折外，其他3个儿子都留学美国。大儿子唐庆诒任交通大学外语系教授，其妻俞庆裳也留美读教育学，是一位民众教育家，中华人民共和国成立后，即参加新政协会议，被任命为中央人民政府教育部社会教育司司长。三儿子唐庆增，获美国哈佛大学经济学硕士学位，后任复旦大学教授。四儿子唐庆永，获美国俄亥俄州立大学经济科硕士学位，先后任上海、杭州、苏州、成都等地的上海商业储蓄银行分行经理。唐文治还有两个孙子和6个孙女。大孙子唐孝宣，上海解放前读中学时就是地下共产党员，后被学校开除，遂赴美留学，学化学。中华人民共和国成立后回国，在华北制药厂当副厂长、总工程师，后在河北省医药局工作，任书记、局长、总工程师。小孙子唐孝威，从小跟随祖父唐文治，与他一起生活20多年，15岁投身上海的进步学生运动，在中学时代就加入地下共产党，成为少年布尔什维克。他称祖父为第一个启蒙老师。唐孝威是中华人民共和国成立后进入清华大学学习的首届学子，是新中国自己培养的一位才华横溢的原子科学家。20世纪60年代起，他长期工作在西北核基地，隐姓埋名，以身许国，在参加中国第一颗原子弹和第一颗氢弹的研究与试验中，做出了重要贡献。他是在实验上确证我国原子弹中子点火技术成功的第一人，也是在实验上判断并证实我国氢弹原理成功的第一人。1980年，49岁的唐孝威当选为中国科学院数学物理学部学部委员。唐文治的6个孙女也都是地下共产党员，后来大多在大学里任教。唐文治对儿孙们的教育十分严格，经常告诫他们：“你们一定要记住，如果谁将来为国家做事，不能清正廉洁，谁就不是我们唐家的子孙！”他的座右铭就是14个字：人生唯有廉洁重，世界须凭气骨撑。
在唐文治逝世后，人民政府拨巨资将无锡市以唐文治别号茹经命名的茹经堂原址，辟建为唐文治先生纪念堂，又将唐文治故里太仓西门明代文学家张溥故居的二楼，也辟为唐文治先生纪念堂，并请雕塑家刘开渠为他铸造了铜像。