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由于征韩论政变，西乡隆盛、板垣退助等5位参议辞职，1873年（明治六年）10月25日，工部大辅伊藤就任参议兼工部卿，海军大辅胜海舟（安芳，幕臣）就任参议兼海军卿。28日，驻英公使寺岛宗则（萨摩藩出身）就任参议兼外务卿，成为太政官制度下的内阁成员。
三人原本都是次官级别的大辅或公使（当时的日本还是无法交换大使的小国，公使相当于现在的大使），比卿要低一级。伊藤尤其是参议的第一人选，他在征韩论政变中推动岩仓采取行动，与木户孝允、大久保利通保持联络，在政变的幕后发挥了实质性的领导作用。
但是，从6月起就担任陆军卿的山县有朋却没有当上参议。征韩论政变之后，除了陆军卿山县与负责宫中事务的宫内卿以外，各省长官（卿）全都兼任参议。唯有陆军卿没有兼任参议，不仅对山县而且对整个陆军省来说，都显得有些不自然。
这是因为山县为了表示一直对自己照顾有加的西乡隆盛的尊敬，在征韩论政变时，没有协助木户等人积极采取行动。所以木户反对提拔山县当参议。山县虽然没有当成参议，但获得了大久保、岩仓及伊藤的支持，稳坐陆军卿的这个位置一直到翌年2月。木户身体不佳，在此期间其工作基本都由伊藤代理。因此，西乡隆盛等人辞职后，针对动荡不安的陆军人事情况，也是伊藤与木户商量之后决定的（伊藤之雄『山県有朋』110～116頁）。
和歌山藩出身的陆奥宗光属于木户派，和伊藤的关系也很好。他在担任大藏省租税头（局长）之后，于1873年6月17日被任命为大藏少辅。但由于大藏省的人际关系问题，陆奥在1874年1月初就决心辞职。伊藤觉得“失去如此优秀的人才非常遗憾”，就拜托木户给他找一个合适的职位。
木户请大久保帮忙，希望能把陆奥调到司法省去，但是遭到参议兼司法卿大木乔任（佐贺藩出身）的反对（木戸宛伊藤書状、1874年1月7日、『木戸孝允関係文書』〈東〉一巻。伊藤宛木戸書状、1874年1月19日、『伊藤博文関係文書』四巻）。结果，1月15日陆奥辞去了大藏省的职务。
伊藤用人不问出身，只要对方是有才能和胆识的改革派。后来，陆奥虽然曾因参与西南战争而入狱数年，但出狱后就在伊藤和井上馨手下工作。在经历了日清战争的第二次伊藤内阁中，井上馨任内务大臣，陆奥则任外务大臣，两人均为支持首相伊藤的核心阁僚。
陆奥离开大藏省约半个月后，心怀不满的士族（原来的武士阶层）等于2月1日在佐贺袭击了银行小野组佐贺办事处，佐贺之乱由此开始。2月3日，内务省接到了佐贺局势不稳的电报，大久保利通内务卿立即着手处理。
大久保与三条和岩仓两位大臣以及参议木户商量，并主动请缨前往九州。9日，大久保接到了批准他前往九州的命令，次日就被授予镇圧、赏罚的全权。
管辖佐贺军队的是熊本镇台，司令是谷干城少将（土佐藩出身）。2月10日，伊藤在给大久保的信中写道，谷干城肯定会叛变，但不知道镇台的军队究竟会跟政府走还是跟叛军走，于是建议下令让谷干城返回东京，大久保带一名将军（野津镇雄少，萨摩藩出身）一起去佐贺，这样就可以在熊本镇台与谷干城进行交接。伊藤还担心，从大阪镇台仅调集一个大队比较危险，建议派两个大队前去支援。此外，他还希望大久保略微控制一下自己“只身闯入”战区的冲动，请他为国家好好“保重”自己（大久保宛伊藤書状、1874年2月10日、『大久保利通関係文書』〈立〉一巻）。
伊藤对谷将军极不信任，但其实谷干城并没有参与叛乱，只是伊藤和他气场不合而已。19世纪80年代，围绕陆军军政改革和条约修订，两人依旧处于对立状态。
虽然伊藤对谷干城叛变的判断有误，大久保还是听取了伊藤的建议。12日，大久保向大阪镇台下达了组编大队的出兵命令，并向熊本、广岛、大阪三个镇台下达了临时召集准备令。大久保根据陆军大辅西乡从道（陆军卿空缺）和伊藤的建议，与被派往熊本镇台的野津少将等人商量后，14日从东京出发。
2月19日，大久保带领大阪镇台的两个大队从福冈登陆，安营扎寨。约有一万多人参与了叛乱，政府军则以大久保为中心进攻佐贺，3月1日夺回佐贺城。4月13日，江藤新平（前参议兼司法卿）和其他首谋一同被处以死刑。在大久保内务卿的领导下，佐贺之乱被“文官统帅”镇压下去，文官伊藤也通过大久保对作战施加了影响。
顺便一提，明治四年（1871）九月，伊藤虽在废藩置县后就任工部大辅（卿空缺），但由于岩仓使节团的派遣计划很快成形，十一月就作为副使前往欧美，基本没有参与工部省的工作。
过了大约两年，征韩论政变结束，伊藤就任参议兼工部卿后，根据工部省技术系官员的方针，带领工部省积极推行殖产兴业政策。伊藤上任后追加认可了架设东京和长崎之间第三条电信线路的工程，启动生野矿山新道的建设工程等，工作开展得较以往更为顺利（柏原宏紀『工部省の研究』198～212頁）。
如前文所述，伊藤的工作并不局限在工部卿范畴之内，他还要代替身体不佳的木户管理陆军的工作及人事、处理佐贺之乱等，其工作范围甚广。在工部省内，伊藤尊重技术系官员的专家意见，进行合理判断。