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此后，明治二年（1869）五月十八日，伊藤晋升为会计官权判事（相当于现在的大藏省局长级别），调任东京。伊藤和木户、井上馨等人一起从神户港出发经由横滨港，于五月二十九日抵达东京。
因为伊藤的工作是制定“商律”（商法），所以他拥有相当广泛的权力：①指挥商人；②统计物价平均流通；③设立外币兑换处；④统计金银货币的流通，控制市价；⑤统计开埠地进出口贸易量，指挥各类物品的买卖；⑥监管船运；⑦监管商社和商税等与商业、贸易、运输相关的工作。（『伊藤博文伝』上巻、451頁，下巻「伊藤博文履暦」3～4頁）。
然而，伊藤最为关心的，并不是会计官权判事的工作，而是六月之后逐渐成为焦点的“版籍奉还”改革。“版籍奉还”就是各地藩主将“版”（土地）和“籍”（人民）奉还给以明治天皇为中心的“朝廷”（新政府）。“版籍奉还”之后，各地藩主究竟是按照传统世袭知事，还是由朝廷委派任命新知事，成为争论的中心。
伊藤在前一年就提出，“版籍奉还”之后应授予藩主爵位和俸禄，给予他们和公卿同等的贵族待遇，并学习外国列强的议会制度，让他们成为上议院议员，还要不拘一格地起用人才。
参与木户同意伊藤提出的激进意见，强烈反对藩主世袭知事，但同为参与的大久保利通（萨摩藩出身）、副岛种臣（佐贺藩出身）却觉得为时尚早，不同意木户的意见。结果在六月十二日的会议上，基本决定仍然采用世袭制，藩主则继续担任知藩事。
六月十三日，木户给伊藤写信表示“无比痛惜”，希望他能与鸟尾小弥太（长州藩出身，原奇兵队干部）一同去说服大久保、黑田清隆（萨摩藩，在戊辰战争中担任总督参谋）等人（伊藤宛木戸書状、明治二年六月十三日、『伊藤博文関係文書』四巻）。伊藤接到信后，立即去见了木户，第二天即六月十四日，就递交了会计官权判事的辞呈，井上馨（造币局知事）也同样递交了辞呈。
岩仓和大久保大吃一惊，拜访木户进行协商妥协，决定去除“世袭”二字。各藩提出“版籍奉还”奏折，六月十七日以政府准奏的形式，任命各藩藩主262人为知藩事；同时，废除公卿和诸侯（藩主）的称呼，统称为华族。
就这样，同年七月八日，政府宣布开展政治体制大改革。新制度为二官六省的太政官制，将原来的“行政官”改为“太政官”，设太政大臣、左大臣、右大臣、大纳言以及数位参议。国家的大致框架由三职（总裁、议定、参与）会议决定。太政官之下还新设了民部、大藏、兵部、刑部、宫内、外务六省，其最高负责人为“卿”（长官）。神祇官与太政官同级，掌管神事、祭祀等。
木户为推动改革，提议让大隈重信担任参与（参议），结果未能实现，反而是木户不喜欢的前原一诚（长州藩出身，在戊辰战争中担任总督参谋，越后府判事）当上了参议。木户非常气愤，他本来就体弱多病，索性就称病要求休假（伊藤宛木戸書状、明治二年七月七日、『伊藤博文関係文書』四巻）。结果，太政大臣和左大臣职位空缺，三条实美任右大臣，岩仓具视和德大寺实则任大纳言，木户讨厌的副岛和前原任参议。大久保、广泽真臣（长州藩出身，大总督参谋、民部官副知事）也相继于七月二十二日、二十三日被任命为参议。
被木户寄予厚望的大隈，在七月八日只被任命为大藏大辅（次官），七月二十二日转为民部大辅，八月十二日开始兼任大藏大辅。伊藤在七月十八日被任命为大藏少辅（次官级），八月十一日开始兼任民部少辅。
木户在七月七日曾向伊藤表达了“已经无能为力”的悲观情绪；但到了八月七日，又写信告诉伊藤，即便自己“愚昧老实”，也一定会庇护“正直”之人，让他们加入“我党”（伊藤宛木戸書状、明治二年七月七日、八月七日、『伊藤博文関係文書』四巻）。
八月上旬，木户情绪大好，因为有希望让大隈、伊藤就任大藏省、民部省这些最重要机构的中枢职位，负责财政和地方行政。而且木户想着早晚也要让井上馨身居要职。八月，井上馨被任命为“造币头”，十月就任民部大丞（局长）兼大藏大丞等要职。
木户早在跟随明治天皇迁居东京的明治元年九月，就已经向天皇建言，要开展公平的政治，就应不拘一格地提拔人才，并推荐了井上馨和伊藤博文（『木戸孝允日記』明治元年九月二十二日）。就这样，木户将大隈重信、伊藤博文和井上馨这三个心腹安排到最为重要的国家机关大藏省、民部省就任次官或局长等中枢职位。
而且，通过版籍奉还，木户对伊藤越发信赖并寄予厚望，两人的关系更加密切（同前、明治二年七月～十一月）。木户对伊藤评价迅速提高的原因是伊藤对于日本的未来有非常具体的构想。明治二年八月上旬，木户与伊藤会面后给他写了一封信：
“听君一夜高论，实在是佩服之至。”若“人主（领袖）”安于以往“旧习”，不改变统治方策，那么在这万国林立的世界上，人民就无法日趋走向文明，日本就会摈弃文明，举国上下绝不可采取这样的态度。
然而，由于长年“旧弊”的存在，人民之中又很少有人能从中获得利益，所以万人之中几乎无人能够理解上述道理。
（伊藤宛木戸書状、明治二年八月七日、『伊藤博文関係文書』四巻）
伊藤懂英语，又具有与欧美人进行交涉的能力，所以应该是当时日本人中对于欧美的政治和文明最具洞察力的一人。而且，通过实际工作，他也知晓日本政治和行政的现状。所以，木户十分佩服伊藤的思考深度，对他寄予厚望。木户与伊藤，两人对于将来立宪制度的引进和改革的目标意见一致，而且对于如何根据国民现有水平开展改革的想法也十分相近。
就这样，伊藤成了井上馨的上司。伊藤出身足轻，所以在幕末的长州藩，其地位始终处于出身中坚武士的井上馨之下。但是，在明治维新后的新政府中，在参加维新的志士中，旧藩原有的等级秩序瓦解了。
大隈重信和伊藤的态度一致，认为应迅速开展改革，他不但具有政治行政能力，也比伊藤年长3岁半，又是维新之后佐贺藩的代表之一，所以地位比伊藤高许多。照理说，大隈在木户派中的地位应该仅次于木户。然而，伊藤不仅稳坐木户派第二把交椅，而且是木户最为信任的第一心腹。