1894年，中日甲午戰爭爆發。唐文治滿腔義憤上奏《請挽大局以維國運》折，提出發憤圖強、勵誌改革的8條主張，甚為翁同龢所激賞。他向清朝當局進言道：“方今中國之積弱，非一朝一夕之故，苟非舉宿昔之弊一切掃除而更張之，則萬不足以固邦本而禦外患。”針對清廷行政用人的腐敗，他明確提出“正人心，別流品”、“務剛斷，嚴賞罰”、“正官常，破資格”等；主張改革科舉製度，學習科學知識；改革武科試弓矢刀石之舊製，通曉新的軍事學和新式武器以及“聯邦交，簡使臣”“塞漏卮，節浮費”等建議。
1895年，清政府簽訂了喪權辱國的《馬關條約》。無錫、太倉應試舉人向朝廷集體上書，所奏《上察院呈》折就是唐文治起草的，奏折極力反對賣國的和約。以上兩項奏折均比曆史上著名的康有為、梁啟超公車上書還早。
1898年，康有為、梁啟超等人掀起的維新變法運動得到了清廷軍機大臣翁同龢等人的支持。同年二三月間，唐文治也先後呈奏《謹殫血誠以維國脈》折和代擬《謹陳管見以固人心》折，主張仿歐洲各國之例，集思廣益，折衷輿論，並極力反對貪汙和專製。
戊戌變法失敗後，在六君子喋血菜市口、翁同龢也被革職回鄉之時，唐文治不怕受牽連，親自到正陽門車站為翁送行，黯然而別。
他後來在外務部供職時，曾堅持拒絕葡萄牙向我提出增加租借地的要求，因而挫敗了葡國的圖謀。1902年5月，英王將加冕於倫敦，唐文治奉命隨使英國慶賀，並應邀訪問比、法、美、日諸國，經途八萬裏，為時十七旬。滂滂地圓，隨日以行，左旋一周，極西極東，在當時可算是破天荒的盛大外事活動。他回國以後，將所見所聞寫了一部《英軺日記》共12卷，於1903年2月由上海文明書局印行，使國人大開眼界。
唐文治在日記的序言中，對於西方諸國的強盛發達深表感慨，呼籲中國臥薪嚐膽，力謀自強，以期立足於世界民族之林。
唐文治熾熱的愛國真情，令人感奮。他的門生，後任《人民日報》總編輯的範敬宜在撰寫《漫步巴黎憶恩師》中回憶了老師唐文治當年給學生朗讀《英軺日記》序言時的情景：“我是1945年在無錫國專滬校讀書時親聞唐校長朗讀這篇文章的，當時他已八十多歲，雙目失明，然朗讀時聲震屋瓦，聲淚俱下，其憂國之情，使學生無不為之動容。”
唐文治在清政府商部和農工商部供職時就極力主張改革政治，學習西方國家工業科技文明，並積極主張扶植私營工商業的發展，以培植國家元氣。同時要求堂司各官均宜束身自愛，不得私營商業，借圖私利。他自己更是嚴格拒絕一些官、商的贈金，操守廉正。1904年，他在商部任職時，有人送給他白銀200兩謀求職位，他當即擲還。次年，廣東一商人贈他白銀2000兩，也被他堅決退掉。此間，他還在北京設立高等商業學堂、勘礦總公司等，並呈奏《請設立商會》折，說服慈禧太後，在北京、上海等地設立了總商會，使商人有了保護自己利益的組織，並批準在上海設立商務印書館、科學儀器館等文化科學機構。
中國建築鐵路，一向依靠外債。唐文治極力主張自力更生興建鐵路。由他擬定的商辦鐵路政策中，把利用華商僑商的財力作為建築鐵路的資金。從此以後，商辦鐵路在全國各地紛紛興建。後來，清政府郵傳部接管了鐵路，非但不支持商辦鐵路，而且為迎合帝國主義的侵略意圖，竟將各省商辦鐵路一律收歸國有，準備把全國的鐵路主權拍賣給帝國主義，因而引起了各省大規模的保路風潮，成為辛亥革命的爆破點。
盡管唐文治殫精竭慮，擘劃中國農工商業，無奈清朝廷腐敗透頂，他所寫奏折包括興辦東三省鐵路、礦業、水利、商業和收回遼東法權的《興辦東三省要政奏稿》以及《請改定官製》折、《請立憲》折等都被束之高閣。他深感個人很難有更大作為，便在41歲時離開了官場。從此，他便全身心投入教育救國事業。1907年，42歲的唐文治應邀出任南洋公學監督（即校長）。他在校內開設鐵路專科、電機專科，後又增設商船駕駛科、鐵路管理科，並開辦機械、電機等附屬工廠，以供學生實習試驗之用，奠定了以後交通大學作為工科大學的基礎。這在交大校史上，乃至在中國教育史上都屬首創。1911年辛亥革命後，該校改稱南洋大學，後又改稱上海工業專門學校，1921年改稱交通大學，唐文治為首任校長。不管學校名稱怎樣改變，前後共14年，唐文治始終任該校校長，成為上海解放前在交通大學任期最長、建樹最多的校長。他廣聘中外名師來校任教，並積極派遣畢業生出國留學，把一所設備簡陋的普通工業專科學校，辦成了一所德智體並重，中外基礎課並重，工科、文科與管理學科教學並重的工科大學，奮起追趕世界先進水平。