此后，他依旧往来于京都与江户之间，进行勤王活动，策划除掉幕府最高行政官井伊直弼大老。9月，井伊制造“安政大狱”，残酷镇压勤王志士。西乡和月照逃出京城才幸免遭难。
二人先后回到鹿儿岛，不料却被勒令离开萨摩藩。他们感到勤王大势已去，绝望之下，当船行至锦江湾，相抱投海自尽。被救起时，月照已溘然长逝，西乡亦奄奄一息。岛津久光把他流放到奄美大岛。
1862年（文久2年）西乡隆盛在已握藩中大权的大久保利通帮助下返回萨摩藩。解除处分后作为尊攘派开始活动。
久光本想借助西乡的声望，以便实现自己入京勤王，继续搞“公武合体”的计划。不料，西乡反对，表面上是认为久光威望和身分不够。实际上其新的政治主张“尊王攘夷”与藩主的“公武合体”有矛盾，而且西乡又与激进的藩士们联络。久光一怒之下，将他流放到德之岛，两个月后再转送到流放死刑犯人的冲永良部岛的牢狱中。
然而再次被流放到小岛。在狱中两年，西乡受尽磨难，却阅读了大量儒家著作，不时吟诗抒怀。
他的一首诗写道：“朝蒙恩遇夕焚坑，人生浮沉似晦明。纵不回光葵向日，若无开运意推诚。洛阳知己皆为鬼，南屿俘囚独窃生。生死何疑天赋与，愿留魂魄护皇城。”这表达了他对死于安政大狱的志士们的追念之情，也阐明了他的生死观和忠君勤王的志向。
1864年，因倒幕派势力增大和藩士们的要求，久光下令召回西乡，并委以掌握萨摩藩陆海军实权的重任。
此后五、六年间，是西乡思想趋于成熟的时期。他开始还是作为久光的谋将，后来则成为尊王倒幕派的领导人。
他与大久保利通密切合作，在萨摩藩内进行政治改革，并为完成日本历史上轰轰烈烈的倒幕维新大业，立下了功勋。
1864年7月，幕府对长州藩志士们发动的禁门之变进行镇压。在京都的西乡遵从久光之命，参与镇压活动，在战斗中负伤，因而受到褒奖。9月，西乡在大阪会见了胜海舟。
胜对西方十分了解，对幕府内情也有很深的认识。这次会见使西乡开阔了眼界，认识了幕府的腐朽和没落，思想发生转变。但这时的西乡仍有“萨藩主体”的地方意识，所以在行动上表现得十分动摇。
当幕府于9月组织军队讨伐长州藩时，西乡仍从本藩利益出发，参加并指挥了征长讨伐军。但在翌年4月幕府组织第二次讨伐长州行动时，西乡已在行动上贯彻其强藩联合对抗幕府的主张，不顾幕府一再下令催促，坚决拒绝出兵。12月他派人与长州藩联络，并在1866年正月，于京都同长州藩倒幕派领导人木户孝允缔结了“萨长倒幕联盟”的密约。
从此他作为一位倒幕派领导人在全国进行了广泛的倒幕活动。
1866年7月，幕府将军德川家茂死，德川庆喜继任。12月，一贯压制倒幕派的孝明天皇神秘死亡(多数认为被公卿岩仓具视等毒死），由年仅14岁的明治天皇继位。倒幕派利用宫廷的形势，开始准备武装倒幕。在土佐奇人坂本龙马的斡旋之下萨摩藩与长州藩结成“萨长同盟”。之后萨摩与土佐藩也结盟。
这几个“西南强藩”掌握天皇政府大权，共同讨伐幕府。
西乡等人还与英国结成了“萨英同盟”，想从英国那里购买武器和取得财政援助，但他们对英国的侵略企图有所警惕。
1867年7月27日，西乡在大阪会见英国公使馆官员沙托时表示：“关于变革日本政体问题，应由我辈尽力而为，如与外国人相商，则有失体面。”
西乡的回答，表明他已有较强的民族意识。
1867年9月，西乡、大久保通过岩仓等公卿，事先做好了用天皇名义发布《讨幕密旨》的准备。10月14日，萨长两藩得到了《讨幕密旨》。在部署就绪后，12月9日，西乡、大久保等倒幕派发动政变，发布《王政复古》大号令，宣布废除将军制度等，要德川庆喜立即“辞官纳地”。
倒幕派于当天组织了新政府，西乡、大久保等掌握了新政府的实权。
以德川庆喜为代表的旧幕府势力，不甘心退出历史舞台，因此发生国内战争，因是戊辰年间，史称戊辰战争。
1868年1月在京都之南的鸟羽、伏见地区，幕府军与政府军发生了大规模军事冲突。西乡指挥了这次决战。由于兵士的奋勇和人民的支持，政府军打败了3倍于己的幕府军队，取得了胜利。
西乡被新政府任命为陆海军负责人。2月，讨幕军从京都出发东征，包围了江户。这时，防守江户城的胜海舟，向庆喜说明了国内外形势，促使庆喜下决心投降。3月，西乡向幕府提出了7项投降条件，并去江户会见了胜海舟。
最后签订了幕府投降协定，史称“江户无血开城”。8月，西乡又率讨幕军转战于关东和东北地方，征讨幕藩残余势力，取得节节胜利。凯旋回师后，西乡由于军功卓著受到了奖赏。9月，他以在倒幕维新运动和戊辰国内战争中的功勋，授正三位官职，赏典禄为两千石，成为诸藩家臣中官位最高、受封最厚的人。
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