辛亥革命爆發後，王國維隨羅振玉僑居日本數年。在此期間，他又出現了一次學術轉型。王國維曾經感歎道：“自辛亥十月寓居京都，至是已五度歲。實計在京都四歲餘。此四年中，生活在一生中最為簡單，惟學問變化滋甚。”他後來被學術界高度評價的史學研究成果，幾乎都完成於這個期間。
這個“變化滋甚”，主要指的是王國維對經學的態度轉變。隨著對曆史研究的不斷深入，王國維意識到原先忽略經學的弊端，便開始認真而係統地研讀自己一直不喜歡的《十三經注疏》。起初，他在給友人的信中擔心自己是否能堅持下來。然而大半年後，他高興地說：“今年發溫經之興，將《三禮注疏》圈點一過。”此事標誌著王國維的思想體係與治學方法走向成熟。
眾所周知，王國維最令人稱道的是他開創的以考證見長的“新史學”。不同於胡適等人以西方學術工具研究中國曆史的做法，王國維的“新史學”是以傳統的經學為根基。
中國的考證之學興起於清朝，尤以乾隆嘉慶年間為最高峰。清代學者運用嚴密的考據來整理各種古代典籍文本，並對其內容加以注釋。這種治學方式大大影響了王國維。甚至可以說，他的眾多學術成果恰恰是在清朝經學家的研究基礎上誕生的。
清朝的儒學，可以分為“宋學”與“漢學”。“宋學”長於討論哲學，內容主要是闡發儒家義理；“漢學”是以注疏文本為基礎的。王國維正是通過研讀《十三經注疏》來學習經學的。在此之前，他雖沒遵從“漢學”重考據的路數，思想轉變後他更加苦心“溫經”，從而促進了其學術研究。
在同時代的學者中，學貫中西者比比皆是。但有的人在對比過中西文化後，選擇了文化保守主義態度，繼續在清朝傳統學術的基礎上“整理國故”。而有的人則激進地以西方學術取代清朝傳統學術。前者如梁啟超、章太炎，後者如胡適。王國維則主張學無新舊中西，他與同樣致力於革新史學研究方法的胡適采取了截然不同的路線。
胡適主張以西方實證主義的科學方法來研究曆史。他說：“科學方法的第一步是要能疑問；第二步，是要能提出假設的解決；第三步，才是搜求證據來證明這種假設。”胡適與王國維同樣重視證據。他主張“大膽假設，小心求證”，並將考辨史料的可信度作為曆史和哲學研究的基礎工作。但胡適宣揚實用主義哲學，在取舍史料與解讀經典時往往以西方思想進行比附。這又與王國維的治學方法涇渭分明。
王國維之所以由西學回歸經學。主要有兩大原因：
其一，中國傳統學術文史哲不分，不懂儒家經學則難以精通史學。
從漢朝獨尊儒家開始，古代中國的史書就以儒家的春秋大義為指導思想。而史書記載的王朝興替之事，往往也是以儒家仁政理論為評判基準。清朝編修《四庫全書》時，是按經、史、子、集四大門類來劃分的。中國傳統學術也大致分為這幾個研究領域。其中經學被曆代讀書人視為重中之重。假如經學功底不足，且不說難以理解史書中的“微言大義”，就算是考訂史事也難以準確把握其中規律。故而，王國維在深入研究古史後，意識到了經學對曆史的深刻影響。為了進一步提高古史學考訂能力，必須認真研讀經學。
其二，王國維的考證方法上承清代經學，不熟悉經學就難以借鑒乾嘉考據之法。
清朝學術界也可以劃分“今文學”與“古文學”兩大陣營。到了王國維那時，兩派雖趨於融合，但依然涇渭分明。清朝今文經學上承常州學派，與漢朝今文經學同樣推崇《春秋公羊傳》，講究微言大義與經世致用。兩者的主要區別是，清朝今文經學常以西方學說來比附國學義理。古文派則繼承了乾嘉學派重考據的純粹治學傳統。
王國維早年涉足西學頗深，對康有為、梁啟超等人開創的“新學”很熟悉。他發現屬於今文派的“新學”過於追求實用，而不重視學術上的求真求知。這與自己的治學目標背道而馳。故而，對今文派以西學比附經典義理的治學方法產生了質疑。王國維提出的“新史學”重視語言和事實考證，恰恰與古文派的治學方法不謀而合。當然，他的治學方法類似乾嘉學者，但研究範圍與學術視野又大大超越了前人。