严复留学归来，先在母校福州船政学堂当教习，次年调入李鸿章创办的另一所海军学校——北洋水师学堂担任总教习（即教务长），后出任该校校长。
此时的严复，可以称得上是一名西方文化的饱学之士，无论自然科学，还是社会科学，都达到了时人难以企及的高度。然而，严复对科举却情有独钟，儿时的传统教育及古老中国的社会氛围都希望严复对自己、对家人、对祖宗有一个交待与“说法”。这种交待与“说法”，千百年来似乎只有一途，那就是通过科举考试，获得做官进爵的资本，进入士大夫阶层。虽然长期浸润在西方文化之中，受传统文化的诱惑与制约，严复也未能免俗，他的内心深处，急切渴望得到社会的肯定与承认。
1885年，堂堂的天津北洋水师学堂总教习严复跑回福建参加“乡试”，这一举止在后人看来似乎滑稽可笑，但当时的严复却是认真而虔诚的，并且满心充满期望与期待。没有想到的是，严复落选了。只有“乡试”考中举人，才有资格参加“会试”；连个举人也考不上，自然与进士无缘，离闪耀着七彩光环的“状元”、“榜眼”、“探花”就更是遥不可及了。
落第后的严复仍回天津北洋水师学堂就职，当时的他，肯定有点灰溜溜的味道，并且十二分地失望。但是，对于科举正途，严复并未绝望。科举落第并不是一件怎么丢人现眼的事情，不少学子七老八十了还汲汲奔走于考场，而一旦高中，顿时身价十倍。总教习也好，校长也罢，毕竟算不得一员正儿八经的政府官员，不能纳入封建统治机构的运转轨道之中。严复虽然装了满肚子的“洋墨水”，但在“官本位”的封建专制社会里，没有一官半职，就“人微言轻”，受人轻视。于是，他从西学转回早期的传统国学，更加发愤研习八股文，大有不中不仕，绝不罢休之势。无奈天不遂人愿，后赴北京参加“顺天”考试，回福建参加乡试，仍以落第而告终。
严复40岁时，经海军保荐“免选知府，以道员选用”。知府乃四品官员，道员比知府还要高半个级别。颇具讽刺意味的是，已是道员正四品官员身份的严复仍因未能获取正式功名而深感不安，再次跑回福建参加乡试，结果仍是落选。堂堂北洋水师学堂校长，中西文化的饱学之士，却连一个举人的资格都无法考中，这既是严复的悲哀，更是封建社会取仕的悲哀，也从一个侧面说明科举制度穷途末路，走到了它的终点。
四次落第，他还会继续参加第五次、第六次乃至更多次科举考试吗？难说得很。然而，一件改变中国历史发展进程的事件彻底打碎了严复的“科举梦”，就在他参加第四次科举考试后的第二年，中日甲午海战爆发了。泱泱大清帝国，竟然败于蕞尔小国日本之手。北洋舰队全军覆没，中国陆军一败再败，日军直逼京畿，不知所措的清廷不得不派李鸿章赴日签订《马关条约》，承认日本对朝鲜的控制，割让辽东半岛、台湾全岛、澎湖列岛，赔偿兵费二万万两，开放沙市、重庆、苏州、杭州为商埠，允许日本在中国通商口岸开设工厂。
如果说败于英国、法国等西方列强之手尚能让人继续“优哉游哉”，而此次，竟然败于自己昔日的学生，且人口、领土与清朝简直不成比例的小小岛国日本，国人不禁目瞪口呆，实在难以接受这一无可挽回的败北事实。亡国亡种的危机，比以往任何时候都来得紧迫而强烈，每一个关心国事、富有良知的中国人心头，都悬着一把达摩克里斯利剑。康有为、梁启超振臂一呼，联合在京会试举子1300多人“公车上书”，举国上下，立时掀起了一场轰轰烈烈的救国保种、维新变法运动。
面对甲午海战的彻底失败，严复比他人有着更为深刻的切肤之痛。壮烈殉国的“致远”号管带邓世昌、“超远”号管带黄建勋、“经远”号管带林永升、“扬威”号管带林履中，悲愤自杀的“镇远”号管带林泰曾、“定远”号管带刘步蟾以及因“临阵退缩”罪而斩首正法的“济远”号管带方伯谦，全是福州船政学堂培养出来的一代优秀海军将领，其中大多与严复一同留学英国，却在甲午海战中如流星般陨落了。以严复聪颖的天资、坚毅的努力及优异的成绩而言，回国后如果不是从事海防教育，那么他也将是一名出色的管带。在晚清腐朽的体制束缚下，不论个体生命如何卓越，也难有大的作为，等待着严复的，必将是类似的悲惨结局。
甲午一战，北洋水师学堂也有不少学生战死海疆。皮之不存，毛将附焉？既然北洋海军全军覆没，为其培养人才的北洋水师学堂何去何从？不唯北洋水师学堂，就连洋务派苦心经营长达30年之久的自强事业，也因此而毁于一旦呵！悲愤之余，严复不禁为民族的命运、国家的前途忧心忡忡。于是，他从奔走个人功名的科考迷梦中挣脱而出，奋笔疾书，在短短的时间内连续发表了《论世变之亟》、《原强》、《辟韩》、《救亡决论》等四篇极具影响力的论文。
在这些论文中，严复批判韩愈的“君权神授”论、“圣人创世说”，疾呼国家之危急、形势之严峻，介绍达尔文的“进化论”及斯宾塞的社会学原理，提倡“自由、平等”观念，阐述“鼓民力、开民智、新民德”的自强原则，要求引进西学，创立议院，希望通过适合国情的渐进变法，成为英国资本主义式的君主立宪国家。严复在《救亡决论》中对科举制度来了个180度的大转弯，由汲汲追求一变而为猛烈抨击，视“六经五子”（“五子”指孔子及理学家周敦颐、程颢、程颐、张载、朱熹）为“华风之敝”的根源，剖析八股摧残人才的三大害处：锢智慧、坏心术、滋游手，提出“如今中国不变法则必亡。然则变将何先？曰：莫亟于废八股”。由自身的感受与认识，严复将废除科举八股制度视为国家变法维新的第一件头等大事。
四篇掷地有声的论文如同序幕，开启了严复正酝酿着的宏伟大业——“盗取”西方文明“火种”，“煮”华夏民族之“肉”，以达强国富民之效。
1896年，严复开始翻译《天演论》。
《天演论》为英国生物学家、哲学家赫胥黎1893年在牛津大学的讲稿，原名《进化论与伦理学及其他》，内容相当深奥。为便于读者阅读理解，赫胥黎又于第二年补写了一篇导言，以通俗的语言介绍该书内容。赫胥黎是达尔文的朋友，达尔文的进化论为生物学上划时代的伟大贡献，被恩格斯誉为19世纪自然科学的三大发现之一（另两大发现为能量守恒定律与转换定律、细胞学说）。赫胥黎对达尔文的进化论特别推崇，不遗余力地加以传播。他以达尔文学说为基础，在讲稿中指出生物从古至今，都在发展变化，这种变化缘于“物竞”与“天择”，并将这一有机界、自然界的进化规律，用于人类社会。
严复没有直接翻译达尔文的作品《物种起源》，而是以间接的方式通过译介赫胥黎而宣传达尔文的进化论，是因为赫胥黎已将达尔文的进化论由生物界推而广之，认为弱肉强食的动植物法则也是人类社会的真实写照。
面对列强瓜分、亡种亡国之危局，清廷尚未真正觉醒。“物竞天择，适者生存”，强者、智者自能生存，弱者、愚者必遭淘汰，这是中国古籍闻所未闻、见所未见的“进化公理”。严复翻译介绍《天演论》的目的，就是要棒喝、警告晚清当局，唤醒广大民众，以求上下一心，奋力抗争，救亡图存，保种救国。否则，中华老大帝国将在激烈的竞争中淘汰出局，陷入亡国灭种的惨境。
《天演论》名为翻译，实为著述，严复选取赫胥黎《进化论与伦理学及其他》一书中的序论、本论两篇，意译其主要内容，并依据国情及传统文化予以取舍，原文中凡与自己观点有出入者，严复或加案语进行反驳，或按己意进行改写，以警醒当局，力求自强。
严复对“天演”一词解释道，所谓天演，是指宇宙处于不断变化的过程之中，这种变化并非简单的“变动”，而是由单纯到复杂，由流变到凝聚，由笼统混乱到定形分类。因此，《天演论》开宗明义，指出自然界及人类社会长期处于不断发展、不断变化的历史进程之中，并借赫胥黎之口，批判了中国几千年来的“退化论”、“不变论”与“循环论”。
《天演论》的主要理论是物竞天择、优胜劣败、适者生存的自然及社会进化规律，这也是达尔文主义的基本内容。自然万物存在着谋求生存的严酷斗争，人种的竞争同样残酷无情，即使同种之间，也存在着激烈的竞争，强者胜，劣者汰，既要保群，就要变革图强。严复在译文中，赋予古代“人定胜天”思想以新的内涵，那就是以人持天，“与天争胜”，用以鼓舞国人奋勇前行的斗志。
受甲午海战、马关和约强烈刺激，严复心中的激愤与忧虑如鲠在喉，不吐不快，便借翻译他国文字，以浇胸中块垒。边译边著，只几个月时间，就完成了《天演论》译稿。然而，对出版之事，严复则显得十分慎重，又经过多次修订，才于1898年由湖北沔阳卢氏慎始基斋木刻正式出版。
《天演论》刚一印行，便如一颗威力巨大的炸弹扔进一潭死水之中，震憾了整个中国。广大民众，早就不满于日渐衰微的满清朝廷，面对一连串丧权辱国的战争与条约，于压抑苦闷之中，也在苦苦地寻找，以期图强振兴，一展盛唐雄风。然而，四周似乎全是关闭的门窗，只有老朽帝国的腐臭弥漫空中，看不到半点亮光。他们在等待，在盼望，在苦苦地寻找出路。就在这时，《天演论》问世了！他们第一次看到了人类发展的普遍规律，第一次挣脱了古老的“不变论”、“退化论”与“循环论”，第一次发现了中国自强的崭新之路。是的，《天演论》不仅阐述了物竞天择、强国富民的“公理”，还推崇西方社会政治制度，伸张民权，提倡民主，崇尚自由，强调发展科技、教育的重要性，并涉及人口及生态变异等内容……这些从未有过的观念，给长期封闭的古老帝国，注入了一股新鲜的空气与强劲的活力，给传统哲学思想带来了一场深刻的革命，奠定了出生在19世纪末期的一代先进中国知识分子的思想基础，从根本上改变了国人的世界观。此后，不论是资产阶级改良派、革命派，还是激进民主主义者，几乎都把进化论作为他们最基本的思想武器。
梁启超在《天演论》尚未出版时就借抄阅读，当即著文宣扬，认为“进化论实取数千年旧学之根柢而摧弃之，翻新之者也”；康有为称赞严复“译《天演论》为中国西学第一者也”；蔡元培在《五十年来中国之哲学》中写道：“五十年来，介绍西洋哲学的，要推侯官严复为第一……他译的最早、而且在社会上最有影响的，是赫胥黎的《天演论》。自此书出后，‘物竞’、‘争存’、‘优胜劣败’等词，成为人人的口头禅”；陈独秀在《青年》杂志上反复宣传进化论，认为“优胜劣败，理无可逃”；胡适在《四十自述》中回忆，当年求学上海澄衷学堂时，使用的教材就是严复的《天演论》删节译本，一次的作文题目也是“物竞天择，适者生存，试申其义”；鲁迅对《天演论》更是爱不释手，“一有空闲，就照例地吃侉饼、花生米、辣椒，看《天演论》”；毛泽东早年的知识结构除了私塾学习的《四书》、《五经》及一些中国古代历史人物传记、小说，就是在新学堂里读到的《世界英雄豪杰传》，他在湖南省立图书馆自学时，才较为系统地接触西方政治学说，当时读得最多，最受启发的，便是严复翻译的西方名著。直至1952年，毛泽东还在《新民主主义论》中写道：“以严复输入的达尔文的进化论，亚丹斯密斯的古典经济学，穆勒的形式逻辑与法国启蒙学者孟德斯鸠辈的社会论为代表，加上那时的自然科学，是‘五四’以前所谓新学的统治思想。在当时，这种思想，有同中国封建思想作斗争的革命作用，是替旧时期的中国资产阶级民主革命服务的。”
可以毫不夸张地说，近现代几乎所有仁人志士、爱国英雄都受过进化论的薰陶与影响。《天演论》也在出版后的十余年间一版再版，拥有30多种不同版本，这在当时的中国出版界，简直就是一个奇迹，严复也因此被人称为“严天演”。