在日本的留學生中間興起了一個創辦刊物的熱潮。這些政治刊物，大都以宣傳愛國思想，號召救亡為中心。大部分刊物都抨擊清政府喪權辱國，昏庸腐敗，認為隻有努力學習西方，奮起自救，才能外禦列強，保護權利，挽救中國。1901年留日學生創辦的《開智錄》、《國民報》等刊物，都曾撰文指出：“世界上最令人可驚、可惑、可憎、可惡者，莫如今日之所謂文明國也”，“今日之世界，是帝國主義最盛而自由敗滅之時代也”。清政府既然甘心充當帝國主義統治中國的工具，那麼，“恃今日之政府官吏以圖存”是不可能實現的幻想，“欲立新國乎，則必自亡舊始”。唯一的出路在於革命。《開智錄》譯載了盧梭的《民約論》，《國民報》的“譯編”中載有《美國獨立檄》、《孟德斯鳩學說》等文章。他們從西方資產階級革命時期的思想武庫裏，借取了天賦人權，自由平等的學說，作為自己進行革命鬥爭的思想武器。繼《開智錄》和《國民報》之後，《湖北學生界》、《新湖南》、《浙江潮》、《江蘇》……宣傳革命的書報雜誌也紛紛在東京出版，民主革命思想迅速傳播開來。
隨著民主革命思潮的廣泛傳播，曾經以維新變法而名噪一時的康有為、梁啟超，因為他們那一套君主立憲的主張已經落後於時代的要求，在留日學生中的影響不斷縮小，並被不少人斥為保皇黨而拋棄了。戊戌政變後，康有為、梁啟超等先後逃亡日本。這時，孫中山正在日本東京、橫濱等地宣傳革命。孫中山與康、梁就聯合反清問題多次會談。康有為頑固堅持不能忘記“今上”，並前往加拿大等處建立“保救大清光緒皇帝會”，即保皇會，鼓吹君主立憲的政治主張。梁啟超也在橫濱創辦《清議報》，在歌頌光緒“聖德”的同時，大力抨擊清朝當權的“逆後賊臣”，宣傳資產階級社會政治、文化、道德思想，但他始終對民主革命表示懷疑。隨著革命形勢的發展，康有為、梁啟超所宣傳的改良主張越來越失去人心，一落千丈。康有為大為惱火，便撰文對革命派及其傳播的民主革命思想進行惡毒的攻擊，目的是撲滅民主革命思想。相反，不但沒有遏抑民主革命思想的傳播，卻導致雙方一場論戰。在這場民主派與保皇派進行鬥爭的過程中，更加推動了民主革命思想的傳播。
麵對革命運動不可遏止的發展形勢，急於尋求新知識的李四光，此時除學習日文，準備進專門學校外，對政治更加關切，對祖國的革命也非常關注。他經常出入留學生會館，赴集會，聽演講。1904年12月，宋教仁來到弘文學院學習，李四光同他往來較多，關係比較密切。宋教仁，1882年出生於湖南桃源，1899年入漳江書院讀書，喜歡政治、法律、地理諸學科。1903年考入武昌文普通中學堂，議論時政，漸萌革命思想。1904年2月，曾與黃興、劉揆一等在長沙創立華興會，並被推為副會長，並謀劃在11月16日慈禧70歲生日時在長沙發動起義，因事泄，遭到清政府通緝，逃到日本，並與李四光結識。宋教仁到日本後，繼續宣傳革命，並出任同盟會司法部檢事長。1911年潛回國內參加武昌起義。1912年1月，南京臨時政府成立，任法製院院長。袁世凱篡權後，宋教仁又積極主張成立責任內閣，製定民主憲法，反對專權，深為袁世凱所忌，1913年3月，袁世凱派人將其刺殺於滬寧車站。
李四光與宋教仁都來自湖北省，在異國他鄉相遇，自然很親切。當時雖然在日本的留學生不少，但能意外遇到一個同鄉也是不易的。正由於這種同鄉的關係，二人來往較頻繁。經宋教仁介紹，李四光又結識了住在神田區錦輝館附近的馬君武。馬君武，名和，字君武，廣西桂林人，1882年出生，比李四光大7歲。當時在日本京西大學學工藝化學，後去德國學習冶金。中華民國成立後，擔任南京臨時政府實業部部長等職。晚年擔任廣西大學校長，並曾譯注過達爾文的著作。宋教仁、馬君武是中國資產階級民主革命的活動家。李四光同宋教仁、馬君武的往來接觸，使他受到了更多的民主革命思想的熏陶，逐步接受了民主革命思想，開始走上了革命的道路。在當時的中國留日學生中，圍繞著剪不剪掉盤在自己頭上的長辮子，竟然成為革命與不革命的一場鬥爭。那些具有民主革命思想的人，認為長辮子是民族壓迫的象征，是中華民族的恥辱，毅然把它剪掉了，並且嘲諷那些留著長辮子的人是“長尾奴”。而封建思想頑固的人，則認為長辮子是中華民族的象征，中國人應該留著長辮子，生怕剪去辮子將來當不成官，見不得人，所以死死地護住它，不肯剪掉。李四光到東京不久，就決然剪掉盤在頭上的長辮子，表明自己站到革命的一邊。他認為，男人蓄辮子，是清王朝統治的標誌，是保皇派的象征。清王朝統治者腐敗無能，弄得祖國風雨飄搖，人民苦難深重，全國人民早就迫切要求推翻清王朝的反動統治。剪掉辮子，表示推翻清王朝的決心，這完全是革命的行動，是進步的表現。那些認為留著辮子是清朝統治的象征，是對清王朝忠誠的散發腐臭氣味的封建教條，應該徹底打倒。
1905年7月，孫中山由法國來到東京，受到中國留日學生和各革命團體的熱烈歡迎。由於國內革命形勢的發展，孫中山感到各革命團體分頭活動，力量分散，已經不能適應革命的需要。他在各革命團體領導人中間做了許多工作，宣傳互相聯絡的重要，倡議聯合興中會、華興會、光複會以及其他革命團體、成立一個全國規模的統一的革命組織，以便領導全國的民主革命運動。
有一天，李四光正在一個小飯館吃晚飯，一位朋友走過來低聲地通知他，孫中山已經到了東京，決定明天在赤阪區開會。李四光聽了非常高興，感到有機會能夠見到大家敬仰，自己時時刻刻都想見到的孫中山先生，是很難得的。李四光萬分激動，幾乎一夜沒有合眼，第二天一早便乘坐電車來到赤阪區，進了一座日本式的小房子，這座房子前後有兩大間，側麵有一兩個小間，中間有一個小花池，是一個日本中等或中上等人家的布置。當他與同來的朋友脫鞋入室的時候，看見已經有二三十人席地而坐。除孫中山以外，還有黃興、宋教仁、田梓琴、劉揆一、劉道一、曹亞伯、馬君武等人。在座的還有兩位日本朋友，一個叫宮崎滔天，另一個是梳著向左分頭發的內田良平先生，以後又陸陸續續進來一些人。開會時，孫中山、黃興等相繼演說，提出把革命團體聯合起來，成立一個新的革命組織。經過大家討論，都表示同意。孫中山提議把組織的名稱定為中國革命同盟會，討論結果都同意用這個名稱，簡稱為“中國同盟會”。同時，接受孫中山的主張，以“驅除韃虜，恢複中華，建立民國，平均地權”作為同盟會的宗旨綱領。接著，舉行同盟會會員的入會宣誓儀式。儀式是在會場旁的一間小屋子裏各個挨次進行的。當李四光進入這間小房子時，看到領著宣誓的是孫中山。宣誓完了以後，孫中山親切地摸著李四光的頭說：你年紀這樣小要參加革命，這很好。你要“努力向學，蔚為國用”。從此，年僅16歲的李四光，就成為孫中山在日本組建同盟會時第一批年輕的會員。孫中山的勉勵，對於李四光後來努力學習，立誌為建設國家作出貢獻，是有深遠影響的。
8月20日下午，同盟會會員100多人，歡聚在東京赤阪區靈南阪本金彌子爵的宅邸，舉行中國同盟會成立大會。孫中山先生發表激昂的演說，詞語極為流暢，道理講得透徹。他說：“什麼是革命？革命就是造反，反者是反對滿清政府。我們現在力量還不夠，是要大家造出來的……”許多人也相繼發言，極力詆斥君主立憲的主張。當時以康有為、梁啟超為首的改良派竭力主張放棄暴力推翻清王朝。他們攻擊革命派提出的民族主張是無的放矢，根本沒有實行的必要。他們把革命描述為殺人盈野的殘暴行動，企圖引起人們對革命的恐怖，並且危言聳聽地說：“革命之舉，必假借於暴民亂人之力。天下豈有與暴民亂人共事，而能完成者乎？終亦必亡，不過舉身家國而同葬耳。”汙蔑“革命排滿”的口號是要殺盡滿族人，妄圖抽掉民族革命的階級內容，製造滿、漢人民之間的分裂。認為“排滿”和“愛國”是互不相容的，並以革命將招致帝國主義幹涉為借口，宣揚反清革命不但不能救國，反而非導致亡國不可，來恫嚇革命派必須立即放棄推翻清王朝的革命主張。
在要不要建立資產階級共和國的問題上，康有為則販賣“三世說”的庸俗進化論的觀點，認為由“據亂世”必須經過“升平世”，才能到達“太平世”，即由封建專製經過君主立憲，才能實現民主共和。誣蔑中國人民“既缺乏自治之習慣”，“又不識團體之公益”，不但不能實行民主共和，而且也不能立即實行君主立憲，隻能實行“開明專製”，說什麼“與其共和，不如君主立憲；與其君主立憲，又不如開明專製。”以康有為、梁啟超為代表的資產階級改良派，對民主革命運動迅速發展，成為不可阻擋的時代潮流十分仇視和恐懼。他們頑固地死守改良衣缽，製造種種謬論對革命派進行攻擊，妄圖阻遏民主革命思想的傳播和發展，這時的改良派已經墮落成為清朝統治勢力幫凶。革命派與改良派已經是兩種思想，兩種道路的對立了。