唐文治接手郵傳部上海高等實業學堂之時，正是中國社會一些時代先驅們主張“教育救國”、“實業救國”方興未艾之際。唐文治意識到必須根據社會變遷對知識人才的需求狀況，把學校發展成名實相符的高等實業教育機構。在南洋大學任職3年後，唐文治極有遠見地把教育作為立國之本，把學校教育提高到與社會發展相並列的戰略地位，提出：“立國之要，以教育為命根，必學術日新，而國家乃有振新之望，此必然之理”。
1911年11月6日下午4時，在上海徐家彙原清朝郵傳部上海高等實業學堂的大會堂內，該校師生彙聚一堂，群情激昂，歡呼辛亥革命首義成功和上海“反正”及江蘇“獨立”。學校正借革命東風，舉行更名大會，正式改“郵傳部高等實業學堂”為“中國南洋大學”。會議伊始，一位中年人發表了熱情洋溢的講演，期間竟響起多次熱烈的掌聲，他就是唐文治，中國南洋大學（今上海與西安交通大學的前身）的首任校長。
科舉之路的成功，最終為唐文治確定了“出則為名臣，處則為名儒”的傳統儒者的經典生活路向。從1892年到1901年，唐文治供職戶部，起初擔任閑職，在這期間，他被翁同延請到家中坐館教書長達8年。同時，唐文治也再次拜著名學者沈曾植為師，學問更為淹貫通達。他受沈曾植影響，認識到一時代有一時代的學問，“唯知時者可與言消息”。
1894年中日甲午戰爭是近代中國生活的轉折點，也是唐文治個人思想的轉折點。這一年，他不顧職低位卑，毅然直忤權貴，上《請挽大局以維國運》的萬言折，闡述了“最為切至急於施行”的8項時事，較為係統地闡述了改革晚清政治的必要性和方案，早康有為等人半年。雖然奏折泥牛入海，但卻使得他經綸政治的才幹和忠公體國的苦心為世人所知。正是該事件，使翁同龢認識到唐文治可堪大用，轉其為實職。由於唐文治“人品端方，趨公謹慎”，他逐步得到提拔，進入了仕途的輝煌時期。1901年，總理衙門改為外務部後，唐文治隨之任該部榷算司主事一直到1903年8月。在此期間，唐文治刻苦鑽研，在與蠻橫的殖民者直接交鋒的過程中，認識到國弱則受欺，強國之路何在的問題激起了唐文治的深刻思考。兩次出洋的經曆徹底改變了唐文治的人生軌跡。
唐文治的第一次出洋在1901年，作為戶部侍郎那桐的隨員前往日本，任務是為日本駐華使館書記生杉山彬遇害一事向日本“道歉”。這次外交活動為時一個半月，唐文治一邊為外交活動準備大量材料，一邊自己用心考察日本能給中國啟示的地方。在這期間，由於用眼過度，因長期刻苦用功本已視力不佳的唐文治左眼失明。饒是如此，他歸國後，寫成《東瀛日記》，為國人了解日本打開了一扇窗戶。第二次出洋是1902年，出訪英、法、比、日、美等西方強國，為的是慶祝英王愛德華七世的加冕禮。這次出訪由於種種原因，逗留西方長達半年之久。在訪問倫敦圖書館時，對唐文治的內心衝擊尤甚，他看到館中“書架積長32英裏，庋藏各國今古圖籍300餘萬種。”陪同翻譯為法國人微席葉，此人見唐文治對館藏圖書大加讚賞，就得意地挑釁唐文治：“中國素號文明上國，今先生來遊是邦，見歐洲識字人多乎？抑中國識字人多乎？”唐立刻正色回答：“歐洲識字人固多，然中國識字人歸在躬行實踐。譬如仁、義、禮、智，必有此四者，方可謂仁義禮智四字。奸、邪、惡、逆，必絕此四者，方可謂識奸、邪、惡、逆四字。我中國此等識字人固少，諒歐洲人亦不多耳！”回答最大限度地維護了民族尊嚴，但他自己的確深受刺激。對這次外事活動，唐文治歸國後撰下了《英軺日記》12卷。他體認到了西方列強民主製度下的官製與中國的巨大反差，認同民主政治的威力。3年之後，唐文治就積極主張實行官製改革和實行君主立憲。辛亥革命之後，又迅速列名於請清帝遜位之電稿。作為一個成功的士大夫能有這種行動，不能不說受到這兩次出洋所受刺激的影響。
更為重要的是，通過這次訪問，唐文治開始思考中國的出路。他融入到了20世紀初葉中國新知識階層的普遍性看法之中，即認為世界“爭之道”有三：曰兵戰，曰商戰，曰學戰，而“兵戰，商戰，其事又皆本於學戰”。尤其是通過對西方各國的切身考察，唐文治對列強教育的普及化和專業化印象深刻。在僅兩三萬字的《英軺日記》中，討論描述西方各國教育狀況的竟有數千言之多！在歸國之後所上的《由英回京條陳》中，唐文治認為西方致治保邦之方中“切近易行”且為“中國所萬不能緩者”，“厥有三事”，一是商務、路礦以外，他發現，西方國家強盛的根本是政府鼓勵工商實業，再就是開學堂，“國運隆汙必與學校盛衰相消息”。也就是說，唐文治認識到實業和教育，特別是後者為“立國之本”。顯然，能綜合兩者的，莫過於實業教育。這一思想認識為唐文治日後投身教育並著重工科教育關係匪淺。