由上可見，甲午戰前的劉光第是一個清正廉潔的士大夫，已具有憂國憂民的愛國意識，萌生了改革朝政、改革社會的念頭。
1894年中日甲午戰爭是中國近代史上發生的重大曆史事件。這場戰爭帶來的空前嚴重的民族危機，成為戊戌維新運動的時代大背景。時代呼喚著改革。甲午戰後，醞釀多年的維新改革迅速成為一種政治運動，其中著名的代表人物有康有為、梁啟超、譚嗣同、嚴複。這種氛圍下，已經進入仕途達十餘年的劉光第，在救亡的推動下，懷著一股熾熱的愛國之情上條陳，倡變法，論西學，在思想上發生了很大的變化。
劉光第本來就非常關心時局，19世紀80年代中國在中法戰爭中不敗而敗，“仍與法國講和”，早就使他非常氣憤；到了90年代，日本虎視眈眈，加緊對我國的侵略，更給了他極大的刺激。1894年，甲午戰爭爆發，他憂國之心如焚：“中日交兵，大勢頗危。彼謀大舉，蓄之一二十年；我國毫無預備，鉛藥全無。海軍武備盡用貪懦之人，所費巨款盡以報效頤和園及閹宦、軍機。現在事機危迫，各省京官紛紛出京，幾於十室九空，流散情形，不堪目睹！”指責清王朝懶於戰事，“事機屢失，意在賣國。打仗之事，全不認真，視為兒戲。”其嚴重後果是：“若猶此泄遝苟安，後來各國生心，東西分裂，何以圖存？真不堪設想者也！”出於一種強烈的愛國心，劉光第“縷縷愚忱，不能自已”，於1894年冬疾書條陳，即有名的《甲午條陳》，請代奏皇上，“以備朝廷采擇。”
《甲午條陳》是劉光第在民族危亡的情勢下首次陳述政見、公開主張改革弊政的宣言書，變法思想已見端倪，誠如條陳的引言所指出的：“今倭已形猖獗，恐俄亦隱然思逞。我國如尚不思所以製之之法，蹈常習故，罔肯變通；即或稍有經營，又複視為利藪，虛名無實，而規守成法者，複加掣肘。如此欲求外人之不侮，內地之無事，得乎？伏願皇上勃然發憤，內斷於心，披覽史冊，鑒古今之成敗，周知海內，酌中外之利害，然後用開創之規模，為繼述之事業。”顯然，對“罔肯變通”“規守成法”的守舊派的指責，對“稍有經營”“虛名無實”的洋務派的批評，對後直“酌中外之利害”、開創新的規模的希望，都表現了變通成法、振興國家的思想。正是在這種新的變革思想的驅使下，劉光第才“就今日之所當舉行，將來所當變通者”，列為四條。一是針對慈禧幹政，“請皇上乾綱獨斷，以一中權”，“即當重要事件，亦宜自運宸衷，無複重勞慈聽”；二是針對朝廷吏治腐敗的弊端，“請皇上下詔罪己，團結人心”；三是“請皇上嚴明賞罰以操勝算。”四是“請皇上隆重武備以振積弱。”要言之，《甲午條陳》的基本內容就是要還權皇上，改革弊政，加強武備，以禦外侮，鞏固王朝統治。而其中最核心的是要慈禧退出政治舞台還權皇上，從而讓光緒“乾綱獨斷”，振興國家。
《甲午條陳》突出表現了劉光第的愛國思想和政治見識，其問世時間比《公車上書》早四個多月。它雖也像《公車上書》那樣力主抗戰，倡導變法，但涉及的問題遠不如後者深刻。盡管如此，作為一個在京師為官十來年的士大夫能有如此舉措，實屬難能可貴。
《甲午條陳》因刑部堂官不肯代達，“未得上奏，而衙門中喧然傳之，各省亦多傳說”，影響甚大，劉光第由此知名。
劉光第上遞條陳受挫，加之不久傳來旅順失守的消息，他“日夕愁憤，寢食失常。”正在他憂憤之際，前線戰事節節敗退的消息又頻頻傳來：威海衛失守，北洋海軍全軍覆沒；山海關外戰役全線崩潰。緊跟而來的是馬關訂約，割地賠款，喪權辱國。時局艱危，全國震驚，許多具有愛國熱忱的知識分子受到震動，救亡意識更加高漲。劉光第自然也不例外。還在威海衛失守時，他就分析其原因是軍事調度失於迂緩，且又派員去日議和，“以致將士之心徘徊觀望，不甚得力，此皆由朝廷事權不一之故所致。”“將來為和為戰，均須大加變改，力為振作，始可自立。不然，大局之危，誠有不堪設想者耳。”馬關訂約後，於1885年5月19日，劉光第寫信給劉慶堂，傾述了自己的悲憤之情，“數年以來，窮也窮不死人，惟去年以來，所見所聞之事，真是要氣壞人，愁壞人也。”隨後，劉光第懷著憂憤，告假出都，去南方遊曆，直到1896年7月始返京。
劉光第返京以後，思想逐漸傾向維新。一方麵，他感到時局更加艱難，對沿襲舊政已失去希望。正如他在1897年初給劉慶堂的信中所說：“今日事勢，以兄觀之，比中日未戰以前尤為可怕”，“天下大勢已去，瘊漢有複振矣。”1897年11月，德國出兵強占膠州灣，帝國主義列強迅速掀起瓜分中國狂潮。他對危亡局勢極為痛心：“且聞諸國紛紛嘖嘖，將有瓜分中國之舉，而我乃無兵、無將、無器械、無兵船，坐以待斃，豈不可傷！”為了挽救危亡，他寄希望於皇帝：“總之，此時下工夫，總在皇上一人為要，必須力除諂諛蒙蔽，另行換一班人，從新整頓，始有起色轉機。”可見，到1897年度，劉光第已有依靠皇帝維新變法的思想。另一方麵，他對康、梁掀起的維新之風又持積極歡迎的態度，並在川推動維新運動。1896年8月，梁啟超任主筆的《時務報》在上海創刊，這是維新變法時期維新派辦的最有影響的報刊。劉光第對梁啟超“周知外國情形”備加推崇，對《時務報》給以滿腔熱情的支持，曾向四川維新人士宋育仁建議“將報廣為流通，以開固陋，俾吾川士商周知中外時務。”他這樣積極為《時務報》作宣傳，為的是：“如能商務兵政皆大有起色，是以外國參用民權之意，將來可以多保時日，不致遽為外洋吞占。”1897年底，他在給劉慶堂的信中寫道：“數日來，工部主事南海人康有為亦作有條呈欲遞，但不知彼部堂官曾肯與代奏否？”信中所指的“條呈”，就是康有為的《上清帝第五書》，後來光緒看到此書，極感興趣，這成了維新變法的契機。劉光第對康有為上書的關注，正反映了他對維新的積極傾向。正是在康梁所掀起的維新之風的影響下，劉光第開始直接投身於維新活動。到1898年初，實行新政的條件開始具備，他感到“京師大局，現在亦頗有整頓之意，但終覺漫緩耳。”於是，劉光第與楊銳等川籍京官，在四川會館觀善堂舊址成立蜀學會，以“講新學，開風氣，為今自強之策”為宗旨。同年4月，康有為在北京組織全國性的變法團體保國會，劉光第出席了成立大會，並列名為保國會會員。