高拜石在《新编古春风楼琐记》里坦言：“（孙）家鼐持变法之说最早，所重在裕民生、通民隐，采西法以兴实业。”⑹事实正是如此。1895年8月，康有为发起成立强学会，孙家鼐不仅与李鸿藻、翁同龢等一同参加，而且在安徽会馆里帮助强学会解决了办公场所。1896年1月21日，强学会遭到弹劾时，“高阳（军机大臣藻）赴陵差未回，常熟（翁同龢）嘿不一言，至有此事。次日，常熟见人推之两邸，而为诸人抱屈。阅数日，寿州（孙家鼐）言事无妨，上（光绪帝）已沟彼（孙家鼐）力言其诬，且谓事实有益，上悔行之不当。”⑺后来，皇上做了弥补，将强学会以官书局的名义保留下来，并任命孙家鼐为管理官书局大臣。……”

戊戌变法的帷幕拉开后，孙家鼐积极支持、多次建言献策。比如，五月二十九日（7月17日），他连上三折，对于促进维新大业健康发展意义深远。

第一件，向光绪皇帝上了一道《请严旨禁悖书折》，对断章取义搞著述、四处树敌的康梁派予以警告。孙家鼐写道：“臣阅读康有为的《孔子改制考》……臣以为，康有为书中，凡有关孔子改制称王等字样，应该明降谕旨，亟令删除，实于人心风俗大有关系。”光绪当即降旨：“著孙家鼐传知康有为遵照。”

第二件，上了一道《请饬刷印〈校邠庐抗议〉颁行疏》：“……臣观冯桂芬、汤寿潜、郑观应三人之书，以冯桂芬《抗议》为精密。……拟请饬下直隶总督刷印一二千部，交军机处，再请皇上发交部院卿寺堂司各官，发到后，限十日，令堂司各官，将其书中某条可行，某条可不行，一一签出，或各注简明论说，由各堂官送还军机处，择其鉴出可行之多者，由军机大臣进呈御览，请旨施行。”孙家鼐的建议一箭三雕：一是为变法提供理论依据，进行思想发动；二是在朝廷重臣中大张旗鼓、光明正大地进行一次“火力侦察”，借“加签”了解每个人对变法的真实想法，为光绪帝选贤任能提供参考；三是广开言路，让大家借“简明论说”为变法事业献计献策。光绪当即降旨：“荣禄迅即饬令刷印一千部，克日送交军机处，毋稍迟延。”8月1日，又令将《校邠庐抗议》发各衙门加签。戊戌变法夭折时，慈禧下令清理光绪宫中的新政档案，对孙家鼐的此举“深为不悦”，“慈圣闻之，微愠云：‘不意孙家鼐亦附和。’外间揣测，以为公将得罪。”⑻

第三件，上了一道《请先行指派官房开办大学堂片》。他认为，以当时的财力、办事效率和新旧对峙，建设一座“规模宏远”的京师大学堂，三年五载也不一定实现。夜长难免梦多。不如因时制宜，利用闲置的公房把大学堂先办起来，生米做成熟饭，然后再摸着石头过河，不断加以完善。光绪帝甚为欣赏，当即下令：“著（总署王大臣）奕劻、（礼部尚书）许应骙迅即查照办理。”六月初二（7月20日），奕劻、许应骙上了一道奏折，建议将地安门内马神庙空闲府第和嘉公主府修葺一新，作为大学堂校园，光绪当即批准。于是，大学堂基建工程得以开工兴建。

同时，光绪帝受到康梁等人的“大变、快变、早变”的激进理论误导下，“流星雨”似地颁布诏书，出现了急于求成的问题，孙家鼐忧心忡忡地提醒道：“变法自强，宜统筹全局，分别轻重缓急，谋定后动。比如人患痿痹之症，宜审周身脉络，次第施治，自能日起有功。否则，急求愈病，药饵杂投，病未去而元气伤，非医之良者。”⑼希望引起重视，但光绪皇帝就像一匹高速奔跑的烈马，已听不进任何逆耳忠言，对此，孙家鼐只能是深感无奈，仰天长叹。