嘉永6年(1853)、藩に願い出て15ヶ月間の江戸遊学の許可を得た龍馬は、寄宿先の土佐藩中屋敷からほど近い、北辰一刀流の千葉定吉道場に入門しました。龍馬が江戸に着いて約2ヶ月後、黒船艦隊を率いたペリーが浦賀に来航しました。幕府の命を受けて土佐藩は、江戸湾警備のために江戸詰の藩士を品川に送り、龍馬もその任務に就いたと言われています。19才の多感な年頃に、歴史的なこの出来事に遭遇したことが、その後の龍馬の運命を大きく変えることとなりました。 黒船の威力に衝撃を受けた龍馬は、佐久間象山の塾に入門し、西洋砲術を学びます。翌年、再びペリーは来航して開国をせまり、幕府は日米和親条約を締結。時代の大きなうねりを感じながら、龍馬は土佐に帰国します。 この頃、高知城下にはアメリカから帰国したジョン・万次郎から直接話を聞いて、「漂巽紀畧(ひょうそんきりゃく)」にまとめた絵師河田小龍がいました。西洋の知識に詳しく、開明的な意見を持つ小龍との出会いは、龍馬は大きな刺激を与えました。後に、龍馬が開設した海援隊は、このとき小龍から授かった知識がヒントになったと言われています。

安政3年(1856)、米国総領事ハリスが下田に着任した翌月、龍馬は2度目の江戸遊学を果たします。このときは同じく剣術修行のために上京した武市半平太と同宿でした。再び千葉定吉道場に通う一方、千葉周作が創設した神田お玉が池玄武道場でも腕を磨いたと言われています。黒船来航以来、幕府権力は目に見えて弱体化し、尊皇攘夷の声が全国に広まりつつありました。龍馬や武市の耳にも様々な情報が入ったに違いありません。
１年間の修行を終え、龍馬が土佐に戻る２か月前に安政の大獄が起こり、土佐藩では山内容堂が謹慎となるなど、厳しい処分がありました。そして万延元年(1860)、桜田門外の変によって大老井伊直弼が暗殺されると、全国の攘夷運動が一気に加速。武市半平太が結成した土佐勤王党に、血気にはやる25歳の龍馬も加盟しました。しかし、武市は公武合体派の吉田東洋暗殺計画を練るなど、目的のためなら手段を選ばない過激性を帯び始め、龍馬は次第に土佐勤王党の活動に違和感を持つようになりました。文久2年(1862)、自分の信じる攘夷を全うするために龍馬は脱藩。土佐勤王党員によって吉田東洋が暗殺されるわずか15日前のことでした。

武市半平太と袂を分かったことが、その後の龍馬を決定づける出会いに結び付きました。脱藩後、龍馬は攘夷の気持ちに燃えながら長州、京都、下関、九州を巡り、自分の進むべき道を模索していました。そして江戸に出て、越前藩主松平春嶽に会い、さらにその紹介で勝海舟と出会います。当時、海舟はすでに日米修好条約批准のために咸臨丸で米国を視察した経験があり、軍艦奉行を務めていました。龍馬が海舟に会った目的は、開国派の海舟を斬るためであったことが、春嶽の手紙や海舟の書物に書かれています。
しかし、龍馬は目的を達成することができませんでした。逆に海舟から攘夷が不可能であることや、貿易の重要性、海軍の必要性を説かれたのでした。すでに河田小龍から西洋の情報を聞き、黒船の威力を目の当たりにし、自らも西洋砲術を修行していた龍馬にとって、海舟の話は共感を持って受け入れることのできるものでした。大きく視野を開かされ、新しい国づくりの展望を聞き、龍馬は海舟こそ自分の師であることを確信したに違いありません。龍馬は海舟の門下生となって、幕末動乱の荒海に漕ぎ出しました。