清政府在中日甲午战争中败于日本以后，清政府内部年轻的士大夫们强烈要求进行改革。从某种意义上来说，张之洞在老一代官员中是比较赞成改革的。张之洞看到外国列强对中国不断进行侵略，准备通过改革使清政府国富民强。
光绪帝听取了思想进步的康有为的主张，在清政府内部开展了轰轰烈烈的"百日维新"。变法开始之时，张之洞支持维新活动，积极向皇帝推荐了一大批思想比较开明的留学生，如梁启超。
"百日维新"运动中期，张之洞写下了《劝学篇》两卷，提出如何从教育着手、逐渐改良的方案。他在《劝学篇》中提倡道：复兴儒家学说才是中国的出路之所在；采用西方的先进科学技术，却不提倡使用西方的哲学。张之洞在这部著作中充分表达了自己对清政府的忠诚之心，极力谴责清政府官场的腐败。
光绪二十四年（1898年）九月二十一日，慈禧太后通过发动戊戌政变重新掌权，张之洞向慈禧太后致电，主张严惩维新人士。同时，张之洞拒绝和刘珅上疏反对废帝。张之洞在戊戌变法失败后，在内受到朝廷的怀疑，在外受到维新党人的憎恨。
变法失败后不久，维新党人聚集在汉口，准备借义和团运动之机，武装起义推翻慈禧太后统治，夺回皇权。张之洞得知此事后，不惜与变法派决裂，下令逮捕并处死企图发动起义的变法人士。
光绪二十六年（1900年），爆发的义和团运动对张之洞进行着前所未有的考验。张之洞一向忠于慈禧，服从朝廷的命令。此时，张之洞充分意识到了此次排外运动带来的巨大危险。她凭借着自己从官多年的经验，想方设法同时受到受慈禧太后和外国列强双方势力的信任。清政府命张之洞向北方调拨军队，张之洞为了能够保全自己，被迫奉命行事，但张之洞却未将精锐部队调到北方，而是将从各地强征来的未经训练壮丁派到了北方。
张之洞认为义和团运动是对慈禧太后合法权利的"反叛"行为。清政府支持义和团和消灭外国列强的法令都出自端王和已经篡夺了朝廷权力的人。六月二十七日，张之洞告知上海外国领事团，外国列强只要不派军队侵入长江流域，张之洞将保证外国人在长江流域的生命和财产安全。外国列强很快就接受了这项建议，这使外国人在中南地区的安全得到了保障。
义和团运动以后，张之洞得到了清政府的宠信，升为太子太保。针对中国积弱不振的现状，张之洞与刘珅一联名上疏，要求变法。
张之洞主张推行新学制，要求废除清政府所采用的科举考试，光绪三十一年（1905年），清政府下令废除科举制。
光绪三十二年（1906年），张之洞积极参与了以祭祀天地之礼祭祀孔子的仪式。为了扭转现代学校不重视中国经籍、历史和文学的现象，他专门建立一所学校，传授中国传统文化。
光绪三十二年（1906年），张之洞结束了漫长的督抚生涯，回到北京担任大学士、军机大臣。
光绪三十四年（1908年）十一月，皇帝和慈禧太后相继去世。同年，张之洞负责督办粤汉铁路。宣统元年（1909年）四月，73岁的张之洞去世，谥"文襄"。 他担任封疆大吏数十年，去世时，家里没有增加一亩地。
李莲英是清朝大太监，慈禧太后的贴身大总管。李莲英构建了复杂的间谍网，为慈禧太后屡献毒计，拉帮结派，排斥异己，广收贿赂，监军、监政、监帝、监后妃，坏事做绝，祸国殃民。
