随着变法的深入，光绪召见的微臣越来越多，8月间，严复、谭嗣同、林旭、刘光第、杨锐等人先后都入京得到这份荣光。而新政的诏书大多由康梁奏折之意出之。但是由于变法愈来愈受到顽固派的抵制，西太后的偏袒一方的态度也日趋明显，一些原本不反对变法的中间温和派大臣也开始随风倒，附和顽固派为变法制造障碍。翁同稣之去，在军机处这个中枢机构上无人出头为变法做主，随着顽固派捣乱的加剧，翁去后留下的缺憾愈发明显。于是，9月5日，在变法的关键时刻，光绪毅然任命谭嗣同、林旭、杨锐、刘光第四位年轻人为四品卿，入军机为军机章京，填补翁同稣去后的缺憾。
军机章京是军机处的中层办事人员，其作用因人而异，有时大有时小，能人在此位上，有时作用比一般军机大臣还大。军机章京分满汉两班，每班八人，日值两班，凡属军机处事务，莫不由章京具体负责办理，小到上传下达，大到草拟上谕。军机章京一向都被视为实权人物，人称“小军机”。
谭嗣同等人被任命为“小军机”，反映出光绪为坚持变法的良苦用心。这四个人都倾向变法，其中谭嗣同与林旭态度还相当激进。但是他们又都有一定的来头，不像康梁那样没有“根基”（康有为之叔祖康国器虽当过广西护理巡抚，但时间已久，且关系较疏，算不上是世家子弟），更不像康梁那样名声在外，招人忌恨。
谭嗣同系湖北巡抚谭继询的长公子，谭继询是个出了名的循规蹈矩之人，西太后对他很放心。林旭这位白衣秀士，翩翩佳公子，本是洋务派名臣沈葆桢的乘龙快婿，又曾为荣禄幕僚。这二人又都是康有为的私淑弟子（没有真的入门受业），与康梁的思想十分合拍，系十分健锐的维新派斗士。尤其是谭嗣同，虽生于官宦之家，却绝无世家子弟气，生平好交结江湖义士，慷慨仗义，有古侠士之风。刘光第原是刑部主事，倾向变法，但态度比较温和，有调和新旧的意向，他与张之洞有些渊源，对张之洞相当推崇，不过在被选人军机后，表现得相当不错。杨锐是张之洞的得意门生，长期在张之幕下，张倚之若左右手，1889年入京以举人官内阁中书，与张之洞书信不绝，张有事托杨锐，而不托在京任职之子，可见关系之深。诚然，杨锐也同意变法，但态度上往往以张之洞的立场为转移，所以在变法中，他的态度最为缓和。
尽管光绪选择这四个人人值军机，充分考虑到了顽固派的承受力，实际上是一个略带妥协性的办事班子。但是，四小军机在进入军机处那天起，就引起了老派人马的强烈嫉视。
据梁启超讲，四小军机“拜命之日，皇上亲以黄匣缄一朱谕授四人，命竭力赞襄新政，无得瞻顾”。如此隆重之礼，说明了光绪对四小军机的重视，也发出了一个信号，顽固派军机大臣有被架空的危险。
按惯例，新上任的军机章京必先去军机大臣私邸挨门拜谒之后，方才到差，可是也许是由于不了解这一内情，或是觉得自己由特旨而授，身价不同，所以他们四人均未去拜，即到军机处供职（不了解情况的因素肯定会有，对像杨锐这样的人，肯定不会因这等礼仪上的小事而开罪大军机的）。这一举动，如火上浇油一般，使军机四卿一踏入军机处的门槛，就与原来班子中的大多数人处于尖锐的对立之中。
军机处与一般中央机构不同，无衙可言，因为它成立时就是皇帝的一个秘书班子，因此在皇宫隆宗门内的一所平房里办公。军机章京分作满班和汉班，各据一端，而四小军机来了之后，发现满班和汉班内均无他们的位置，两边互相推诿，有意刁难。“诣汉案，辞日：‘我辈系办旧政者，请他往。’诣满案，辞曰：‘我辈满股，君何为掺杂？”’血气方刚的谭嗣同等人岂能受这个气，干脆以硬对硬，抬腿就要走，这一下，对方倒软了下来，军机大臣出面，在屋子中间为他们设下桌案，从此，他们就成了军机处的“中心”。从此以后，几乎所有有关新政的奏折都交给他们处理，由他们先拿出意见，在奏折上夹上写有处理建议的签条，然后由军机大臣转呈皇帝裁夺。守旧的军机大臣们，一时间几乎无事可做。为了垄断新政事宜，四小军机兼代满班与汉班业务，也分成两班当值，谭嗣同与刘光第一班，杨锐与林旭一班。“名为章京，实则宰相也。此后新政，皆四人行之。”
杨锐人值军机后在给他弟弟的信中说：“圣训煌煌，只增战悚，每日发下条陈，恭加签语，分别是否可行，进呈御览。事体已极繁重，而同列又甚不易处，刘（光第）与谭（嗣同）一班，兄与林（旭）一班，谭最党康有为，然在值当称安静；林则随事都欲取巧，所答有甚不妥当者，兄强令改换三四次，积久恐渐不相能。”杨锐在维新运动中是维新派的同路人，在新旧两党的尖锐斗争中，他站在“中间偏左”的温和派立场上，对康有为及其同志的政治观点乃至政治态度都持有异议。因此，他在军机是处处谨慎小心，对林旭的激进姿态每每不以为然（但他的立场基本上还是偏向维新派的，故而林旭还能忍受他的“强令”）。从他的叙述中我们可以看出四小军机处境之险恶，公务之繁剧，名副其实地是变法的工作班子。
在短短的十六天里，四小军机襄助光绪，颁布了一系列新政的诏令，处理了大量的臣民上书，像试办速成学堂，鼓励士民上书言事，“推广游学办法”，鼓励士民送子弟出国留学，重建海军，和一系列整顿财政税收、大力发展民族工商农业的法令，均由四小军机操办，特别应该指出正是由于他们的参与和推动，光绪毅然下诏准许八旗人丁“各习四民之业”自谋生计，在这个困扰清朝近两百年的毒瘤上开了刀。
在西太后即将发动政变前夕，已是“山雨欲来风满楼”的场景，湖南守旧派曾廉上书，深文罗织，请诛杀康梁，发出了血腥反扑的信号，在此关键时刻，正在当值的谭嗣同与刘光第，上书对曾折逐条批驳，并最后写上愿以全家百口性命相担保，康梁无罪有功。毫不手软地挺身挡住了顽固派的反扑。
应该说明的是，军机四卿并非康有为的传声筒，如梁启超所云“自此皇上有所询问于康，则命四卿转告，康有所陈奏，亦由四卿密陈”的情况固然是有的，但在一般情况下，军机四卿还是以独立意志在参与新政，即使如谭、林这样的康门私淑，也绝非事事请示，日日汇报。据梁启超讲，他们在一起时经常争论不休，经过争论达成一致，往往并不以梁的意见为准。
在百日维新期间，尽管黑云压顶，困难重重，维新阵营里还是聚拢了相当一批有志之士。翁同稣被革职还乡，前往送行者数百人，大多为同情变法的人士，不少并非是翁的亲故，而是“为天下”的维新志士。到了这个时候，变法运动已远远超出了康梁传统的小圈子，成为全国先进士人的共同事业。除了四小军机之外，变法运动还有几位斗士型的人物，与康梁一起，为变法运动出了大力。一位是御史杨深秀，这位山西大儒，是位北方有名的汉学宗师，曾受聘为山西会德堂书院山长。入仕后先后做过刑部主事、郎中，山东道监察御史。维新运动兴起时，他已年届半百，然求新之志却老而弥坚，作为言官，他利用自家独特的身份，每每为变法大声疾呼，力荐维新人士，并果敢地上书弹劾顽固派大臣，怀塔布、许应骥等礼部六堂官正是因为他的弹章丢了乌纱，湖南巡抚陈宝箴被顽固派弹劾，他为之抗疏答辩，冲锋陷阵，无所畏惧，几乎是哪里有“仗”打，哪里就有他的身影。尤为难能的是，西太后发动政变以后，缇骑四出，曾参与新政之人，人人自危，大都不是远避他乡，就是忙于洗刷自己的时候，他居然站出来上疏追诘西太后训政之由，并援引古义，要求西太后撤帘归政，害得破帘而出的西太后大为尴尬，恼羞成怒，将其逮捕入狱。他是戊戌六君子中，年岁最长者。
另一位是徐致靖，这位侍读学士堪称维新运动中的勇健之士，他与两个身为翰林的儿子都与维新派过往甚密，维新运动几个关键的“坎”，均由他出面上书得过，荐康有为、黄遵宪，再荐梁启超，三荐四小军机，外加请光绪明诏定国是，在百日维新期间，被光绪擢升为礼部侍郎，与同期迁升的李端棻（梁启超妻兄），同主礼部，负责变法的教育改革事务。政变后，他与六君子一道被逮，由于他父亲与李鸿章有很深的交情（据说李鸿章中进士那年与徐父同棚考试，完卷未及誊好即患急症，后由徐父代为誊好呈上，结果是两人俱中，从此结为莫逆），李鸿章花了很大力气托荣禄为之疏通，说此人就爱唱唱昆曲，胸无大志。西太后看在荣、李之面，定了他个监斩侯（死缓），直到1900年八国联军打进来，方才脱牢狱之灾。
还有夏曾佑与严复，也算是维新运动的中坚人物，他们二人所起的作用，自梁启超以下，无人堪匹。严复这位出身农家的中国最早的一批洋务学生，被派到英国学海军，偏偏不安分地杂涉旁收，变成了中国最精通西方社会科学的一代宗师。由他“达诣”的一批西方近代社会科学名著，成为几代先进中国人用以改造中国的利器，一部《天演论》一出，对维新运动所起的作用，不亚于梁启超那支生花妙笔，喜爱时务体文章的青年，也喜欢将自己的名字改成“适之”“天择”“竞生”之类。严复与夏曾佑在天津创办的《国闻报》，论影响虽不及《时务报》，但议论之深度却过之。
夏曾佑曾被蔡元培誉为中国最有功底的学者，除了未完的一部《中学中国历史教科书》之外，一生懒于述作。可他在戊戌变法时却是一位活跃的要角。梁启超曾这样描绘那时他与夏的交往：“我十九岁始认得穗卿（夏曾佑之号）——我的外江佬朋友里头，他算是第一个。初时不过草草一揖，了不相关，以后不晓得怎样便投契起来了。我当时说的纯是广东官话，他的杭州腔又是终身不肯改的，我们交换谈话很困难，但不久都互相了解了。他租一间小房子，在贾家胡同，我住的是粉坊琉璃街新会邑馆，后来又加入一位谭复生，衡宇望咫尺，我们几乎没有一天不见面，见面就谈学问，常常对吵，每天总大吵一两场，但吵的结果，十次有九次我被穗卿屈服，我们大概总得到意见一致。”梁启超、谭嗣同与夏曾佑都在北京的时候，也就是维新变法的关键时刻，这些热血青年那个时候就这样为国家的前途、民族的命运在天天吵、争，然后去做，不为名利，不顾性命。叶昌炽在当时是一个持中间立场的小京官，但他也承认，维新变法的这批人都是“才隽之士”。
这些人再加上黄遵宪、容闳、陈三立（陈宝箴之子）、皮锡瑞、孙治让、唐才常、章太炎、毕永年、冒广生、熊希龄、陈叔通、孙宝瑄、徐仁铸兄弟、沈曾植兄弟等一批在运动中披坚执锐，冲锋陷阵的志士，维新运动形成了自己的不大但颇有声势的阵容。除了孙中山等海外的革命者之外，他们可以说是中国第一批具有革命意义的先进分子，因为近代化到了他们手里，才有了结束几千年封建专制的意义。以后的革命者与形形色色的救国论者，都堪称是他们嫡传的后代。
远远超出康梁范围的这些维新人士，他们中的多数论思想境界和学识水准并不亚于康梁，也属于同时代的早慧者，但恰是康梁先登上了峰巅，奔走呼号，将他们的心愿汇成一种颇有声势的运动，所以尽管参加者出力不少，贡献与牺牲也很大，但运动写上康梁的名字也不为过（不过，后来的康有为颇有贪功之嫌，他将这场运动中的牺牲者均视为自己的学生，好像运动就是他和他的弟子自家的事，这就过分了）。准确地说，戊戌维新是那个时代先进分子共有的果实。