윤치호는 1898년 이종일·남궁억·사촌 윤치소와 함께 경성신문(京城新問) 창간에 참여했다. 이 후 학무아문참의를 거쳐 1898년 7월 8일 다시 중추원 1등 의관에 임명되었고, 7월 22일 국왕에게 부패 관료들을 축출하고 인재를 등용할 것을 청하는 상소를 올렸다. 이 일로 "황제를 타도하고 공화정을 획책하려 한다”는 모함을 당했다. 한편 조선을 방문한 선교사들의 통역을 하면서 기독교 선교를 도와주었다. 또한 부친을 설득하여 적당한 토지를 내어 주는 등 도움을 주었다. 이런 입장임에도 가장 가까워야 할 미국 선교사에게마저 그는 은근히 무시와 모욕을 당하곤 했음에 처음에는 미국인과 영국인, 프랑스인 선교사들에게 호의적이었지만 나중에는 내심 따르면서도 속으로는 경멸하거나 반감을 품게 되었다.

1899년 1월 외직으로 함경남도 덕원감리사 겸 덕원부윤(德源府尹) 주임관 1등으로 부임하였다. 중앙 정계에서 윤치호의 활동을 규제하기 위한 조처였다. 이후 원산감리로 부임한 뒤, 1900년 6월 삼화감리사 겸 삼화부윤, 이듬해 7월에는 다시 함경남도 덕원감리사 겸 덕원부윤으로, 이어 원산항재판소 판사에 재임명되었다.

처음 덕원 감리라는 외직으로 보낸 것이 조병식 내각이 중앙 정계에서 몰아내기 위한 것임은 독립협회 시대의 정적이던 보부상들을 비밀로 파송하여 동정을 살피게 했다는 사실에서 확인 된다. 주목하는 것은 이 암행 결과인데, 나중에는 암행어사까지 출동시켜 '애민태과 손실정체(愛民太過 損失政體)'라는 죄명으로 봉고파직을 시켰다는 점이다. 이후 1902년 7월 삼화감리 겸 삼화부윤, 7월 12일 겸 삼화항재판소판사(三和港裁判所判事)로 발령받았다. 1902년부터는 기독교 남감리회 선교사 조세핀 필 캠벨(Josephine Eaton Peel Campbell)이 경성부 종로방 고간동에 세운 캐롤라이나 학당의 후견인이 되었다. 1903년(광무 6년) 1월에는 안핵사로 임명되어 함경남도, 함경북도, 간도 일대의 민생을 시찰하였다.

1903년 1월, 함경도 안핵사로 임명되어 함경남도 함흥에 파견되었고, 7월 천안군수로 부임하였다. 천안군수로 재직 중에는 광산 채굴을 하며 조선인을 함부로 구타하던 백인 사업가를 유창한 영어로 호통을 쳐서 그 횡포를 막아주었다. 1904년(광무 7년) 2월, 전라남도 무안감리(務安監理) 겸 무안군수로 발령받았다가 3월 12일 다시 외무부협판 겸 칙임관 3등(勅任官三等)에 임명되었다. 지방관으로 있는 동안 러·일 양국의 각축을 보면서 인종적 차원에서 일본인들의 '동양평화론'과 일맥상통한 '극동 3국 제휴론'을 주장하기도 했다.

윤치호는 중앙 정계에서 좌절된 민중을 위한 개혁정치의 이상을 지방에서나마 실현시키고자 진력하였다. 그러나 민권사상과 참정권과 교육의 중요성을 역설했던 독립협회와 만민공동회를 황제에 대항하려는 역적 집단으로 보는 민중들에 대한 기대를 포기하고 있었다. 러일전쟁이 발발하자 1904년 3월 내각의 외무부협판에 임명되어 다시 중앙 정계로 불림을 받게 되었다. 그러나 여전히 보수적인 정치체제에 대해 적대적이었으며, 그 이념적 지주라 할 수 있는 유교(성리학)에 대해서도 비판적인 자세를 견지하고 있었다. 1904년에는 잠시 군부대신서리를 지내기도 했다.

1904년 3월, 일본의 특파대사 영접단의 단장인 민영환(閔泳煥)의 수행원이 되었다. 그해 8월 에는 외무부대신이 공석이 되자 그 서리사무에 겸임되었다. 1904년 김규식, 이상재 등과 함께황성기독교청년회(皇城基督敎靑年會)의 이사로 선출되었다. 그해 8월 외무부대신 서리를 겸임하였다. 12월 정부의 관제 개정소 의정관(官制改正所議政官)에 임명되었다.

1905년 2월 재혼한 아내 마수진(馬秀珍, 1871~1905)과 사별하였다. 그해 5월 외무협판에서 외무부대신 박제순의 사퇴로 그 서리를 겸임하였다. 이 시기 서울 전동에 있던 시종무관장 민영환 집에서 미국 대통령 시어도어 루스벨트의 딸 엘리스 루스벨트를 환영하는 이색 만찬이 개최되었다. 이 만찬에 큰 기대를 걸고 참석했다. 주빈은 당시 미국 대통령인 시어도어 루스벨트의 딸 앨리스이고 배빈이 앨리스양을 수행한 해군대장 트레인과 앨리스 양의 약혼자 커빈 해군 중장이었다. 한국 조정에서는 민영환 등과 미국인으로 항일 필봉을 휘두르고 있던 '코리안 리뷰'사 주간 헐버트(흘법) 여사 등 친미 인사들이 대거 참여하였다. 

윤치호는 1905년(광무 8년) 9월 일본이 대한제국의 외교권을 박탈할 것을 예상하였다. 그는 " 일본의 괴로운 노예제 하에서 한국인들은 동족 지배자에 의한 폭정이 이민족 지배자에 의한 폭정의 디딤돌이 되었음을 알게 될 것이다.”라며 일본에 의한 압제를 예상했다. 1905년 황성 YMCA 기독교청년회 부회장에 취임 하였다. 1905년 11월, 을사조약이 강제 체결되자 "한국의 독립은 오늘 오전 1시 또는 2시경에 조용히 사라졌다”라고 일기에 썼다. 그러나 정부는 다시 외부대신 서리에 임명했으나 취임을 거부했다. 이완용 내각을 받아들일 수 없었기 때문이다.  

11월, 일본에 의해 을사보호조약이 강제 체결되자, 12월에는 그는 한성부 저잣거리에서 조약의 무효를 주장했다. 그 날 조약에 서명한 대신들을 처벌할 것을 상소하였다. 1905년 12월, 내내 한성부를 왕래하며 조약이 무효임을 선언한 전단지를 배포했다. 그러나 대신들은 역으로 그가 갑신정변 관련자인 김옥균, 홍영식, 서광범, 박영효 등과 친밀했던 점을 들어 비난했다. 윤치호가 을사조약 반대를 핑계로 다른 마음을 먹고 공화제를 획책한다는 흑색선전을 한 것이다.

"하나로 일치된 충성심과 애국심은 어두운 거리에 빛나는 해나 별과 같고 홍수에 버티는 돌기둥과 같다고 할 것입니다. 지난날의 조약을 도로 회수해 없애버릴 방도가 있다면 누가 죽기를 맹세하고 다투어 나아가지 않겠습니까마는, 지금의 내정과 지금의 외교를 보면 어찌 상심해서 통곡하지 않을 수 있겠습니까? 만일 지금이라도 든든히 가다듬고 실심으로 개혁하지 않는다면 종묘사직과 백성들은 필경 오늘날의 위태로운 정도에 그치지 않을 것입니다. 독립의 길은 자강(自強)에 있고 자강의 길은 내정을 닦고 외교를 미덥게 하는 데 있습니다.”

윤치호는 YMCA 청년회 활동에 매진하였다. 청년회 활동과 교육, 강연 활동에만 전념한 것이다. 1905년부터 경성부에 설립 예정이던 대한도서관 설립을 위한 자금 모금과 부지 마련에도 참여했다. 발대식부터 각 준비과정에 관여한 인물들을 당시 황성신문 기사에서 찾아보면 윤치호 외 16명이었다. 대한도서관 개관 기념식 축사 낭독에서 "경성은 물론 각 산골과 촌락까지도 도서관이 보급되고 책 읽는 문화가 전파되어야 한다”고 하였다.

1906년 3월, 도서관 평의회에 참여하고, 도서관 운영위원 겸 도서관평의회 의원이 되었다. 1906년 1월 윤치호가 외무협판직과 외무대신 사무서리직을 사퇴하였다. 그리고 황성기독교청년회 부회장으로 재선되었다. 1906년 3월에는 장지연(張志淵)·윤효정(尹孝定) 등과 함께 대한자강회(大韓自強會)를 조직하고, 회장에 선출되었다. 1907년 헤이그 밀사사건으로 일본이 고종의 퇴위를 강요하자 이에 반대운동을 펴다 해산되어 그의 뜻을 이루지 못했다. 1906년 5월 대한제국 정부의 일본 유학생 감독(日本留學生監督)에 임명되었다. 10월에는 의정부 참정대신(議政府參政大臣) 박제순(朴齊純), 학부 대신(學部大臣) 이완용의 상소로 일본 유학생 감독직에서 해임되어 귀국했다. 후임자는 그의 사촌인 윤치오(尹致旿)가 되었다.

1906년 5월 이능화와 장지연 등과 함께 승려들이 세운 명진학교(明進學校, 동국대학교의 전신)의 교사로 출강하였다. 1906년 10월 한영서원을 설립하였다. 이때 미국 유학시절에 후원을 받았던 캔들러 박사와 서신을 주고받으며 자문을 구하였다. 캔들러 박사는 학교 건립에 필요한 비용을 지원해주며 기독교 신학 학교, 혹은 기독교 계열 학교 설립을 추천하였다. 그러나 윤치호는 답장에서 "기술과 상업을 가르치는 실업학교의 건립이 먼저 필요하다고 역설하였다. 조선의 젊은이들에게 노동이 수치(羞恥)가 아니라는 것을 가르치고, 자원이 빈약한 한국의 미래는 기술과 노동에 있다는 점과 기독교는 일을 하고 악습과 미신에서 벗어나게 하는 사상, 종교로서 필요한 것을 주입”시키려 했다.

드디어 1906년 10월, 윤치호는 오랜 꿈이었던 학교설립, 개성에 한영서원(韓英書院)을 설립하고 원장이 되었다. 바로 이 때 첫 해 소규모의 입학생들을 위해 프린트본 ‘찬미가’(초판)를 발행하였다. 그해 12월에는 대한제국 중추원 찬의(中樞院贊議)에 임명되었다. 1907년 국채보상운동이 전국적으로 확대되는데 기여하였다.

1907년 2월, 미국에서 귀국한 안창호의 '실력배양운동'에 동의하여 신민회의 회장을, 안창호는 부회장을 맡았다. 안창호(安昌浩)·양기탁(梁起鐸)·이동휘(李東輝)·전덕기·김구 등의 주도하였다. 7월에는 고종 퇴위 압력의 부당함을 지적하는 한편 고종 양위를 주도한 이완용 등을 성토하였다. 7월 순종이 즉위하면서 그에게 특별히 외무부협판직을 제수하였으나 불민함을 이유로 고사하였다. 1908년 안창호가 설립한 대성학교의 교장으로 취임하여 한영서원 원장과 겸직하였다.