从此，他作了康有为的信徒，直至辛亥革命爆发之时为止。
梁启超在十七岁中举，主考是贵州省贵筑县人李端棻。李端棻爱他的才，把堂妹嫁给他。这一年，是光绪十五年。
不久，他拜康有为为师。康比他年长十五岁，这时候已经从北京上了第一次书回来，名震天下。次年，康在广州长兴里设了一个私人讲学机构，称为“万木草堂”，梁就成了经常听讲的弟子之一。其他的弟子有陈礼吉、麦孟华等人。
万木草堂在光绪十八年移到卫边街邝公祠，在光绪十九年移到府学仰高祠。梁启超一直随着康有为“搬家”。康的一套理论，在这三年之中启发了梁启超的智慧。
其后康、梁二人在思想上发生歧异。康醉心于廖平(季平)的所谓“今文学”，而更进一步认为《周礼》、《左氏春秋》、《诗经毛氏传》，都是王莽叫刘歆伪造的(《新学伪经考》)，又认为尧舜“其人有无不可知；即有，亦极寻常”(《孔子改制考》)。梁呢，在从康以前，已经有了相当好的经史基础，喜欢实事求是，不欲卷入“今文”与“古文”之争，更不愿附和“孔子改制”之说。康的成见甚深，一言既出，宁死也不认错，自称“吾学三十岁已成，此后不复有进，亦不必求进”；梁则“太无成见”，“不惜以今日之我向昨日之我挑战”。
然而师生二人均十分爱国，均确信中国惟有“立宪”才能转弱为强。
至于立什么样子的宪，有什么力量足以支持所立的宪，康不曾加以深思熟虑。梁在当时年纪还轻，只是受康的驱策，作奔走宣传而已。到了光绪二十一年四月间，康、梁二人与康的另一弟子麦孟华，都在北京参加会试(考进士)，就联合了各省的举人六百名(连他们一共是六百零三名)分批“上书”，交到都察院，其后又全体联名签署了一封“万言书”，也交到都察院。但是都察院始终不肯转给光绪皇帝。
这万言书是康氏八次上书之中的第二次。万言书内的意见极多，开头是反对“马关条约”，主张不予批准换文，迁都关中(陕西)或太湖流域，对日长期作战。其次是有关富国强兵的种种措施，如练军、选将、制械、筑铁路、造轮船、制机器、开矿、铸银元、印钞票、办邮政、务农、劝工、惠商、恤贫，等等。再其次是启迪民智，如立学校、办报馆，文科举以策论代替八股，武科举以兵法与战术代替弓马。最后是，改革官制，裁撤闲散机关，成立国会。这一封万言书，是梁启超写的，但全由康有为授意，稿成以后也经过康有为核正。
“举人”只是一种学位，不是官阶。几百名无官阶的“布衣”，连名向皇帝上书，在清朝的历史上是一种创举。康、梁不愧为“开风气”的时代先锋。
他们而且“聚众集会”。第一次会，是在四月初六日左右，开会的地点是明朝忠臣杨涟的故宅松筠庵，被邀的便是各省业已赞成联名上书的举人。
三个月以后，康、梁又在北京创设一个“强学会”，参加的已不只是举人，而包括了当时的名流硕彦，并且获得名公巨卿的支持。
在“万言书”被都察院拒收以后、强学会成立以前，梁启超与麦孟华曾经办了一种小型杂志，称为“中外纪闻”，附在政府的“宫门抄”(官报)之内，免费赠送给“宫门抄”的阅者。办了一个多月，因“谣言纷起……送报人惧祸”，而终于停止。
强学会的大力支持者是孙家鼐。孙家鼐把自己的“孙家花园”借给强学会作为会址。另一位支持者是翁同龢。翁同龢让他的门生陈炽，出面与康有为联名请客，于宴席上提出了发起强学会的建议。其后，翁同龢的侄孙翁斌孙，也是奔走筹款的一人。
此外，翁的门生文廷式，李鸿藻的门生张孝谦，曾国藩的长孙曾广钧，张之洞的儿子张权、张之洞的门生杨锐，都成了强学会的热心份子。
袁世凯与他的好友徐世昌，也出了不少力，袁世凯本人而且捐出三百元。各省督抚认捐的颇为涌跃：直隶总督王文韶、两江总督刘坤一与湖广总督张之洞这三人，每人都答应捐出五千两。李鸿章的麾下名将宋庆与聂士成，也写下了几千两的数目。(这些款子，其后收到的不多，由于强学会成立了三个月便被查封。)强学会之所以被查封，传说是由于李鸿章想捐出二千两入会，康、梁认为李鸿章对日主和，是一个政敌，加以拒绝。于是李鸿章授意御史杨崇伊提出弹劾。
在强学会被查封时(光绪二十一年十一月)，麦孟华已经用捐得的款子，从上海买了不少新书来，北京的一家大书铺翰文斋也捐赠了很多的古书。两个月以后，孙家鼐奏称会址孙家花园是他自己的私产，请求启封，获准。会中的若干书籍照例充公，于是特设一个“官书局”加以收藏。这官书局于光绪二十四年百日维新之时，被并入京师大学堂，成为京师大学堂的图书馆。