夫妻俩虽然计议已定，真正实施还有许多关窍。
为了避免狭隘民族主义情绪影响未来的研究工作，需要先在上海注册一家中华工业机械公司，由莉莉丝控股，聘华人买办为经理。由华人经理出面，来和学校商谈组建研究室的事宜。对于这个举措，张之洞的态度是乐观其成、静观其变。孙元起则认为，只要他不反对，那就是肯定。
在孙元起的斡旋下，实验室在光绪三十二年（1908）九月在湖北工艺学堂内成立，研究人员除了学堂汽机、车床等科目的高年级学生，还包括经世大学刚毕业的几位学生。协议规定，公司负责采买设备和仪器，学堂负责研发。研究出结果后，公司出资一次性买断专利权和使用权。
筹建实验室的同时，孙元起他也没有放松对师范学校改革的积极关注。
接到学部的批复后，他迅速组织刘师培、杨度、潘咸等人在内的师资考察组，先对各师范院校的老师进行筛选，把那些昏聩迂腐不更时变的老古董、胡言乱语大放厥词的洋教习全部扫地出门，换上有文化有素质的新老师。经过这一轮整顿，学校面貌为之一新。
随后，孙元起、刘师培等人又会同各科老师出题，考核所有在校学生，根据成绩优劣，重新划分年级，再根据爱好和特长分出专业。师范学校老师多，学生更多，这一番折腾，足足花费了近两个月时间。
新官上任三把火，孙元起这把火不仅烧得学生们哭爹喊娘，原先的老师也是怨声载道。作为罪魁祸首，自己同样被折腾得形销骨立：能进学堂当老师的老迂腐，至少都是举人，身后少不了这样的同年、那样的朋友，一被裁员，立马有无数亲朋好友上门求情说项，希望网开一面；能进学堂又不好好学习的后进学子，多半是官宦子弟，就等着拿资历去混官途，好不容易熬到快毕业，结果突然被降成一年级，二十大几岁又要从头学起，还时刻有被劝退的可能，你让那群纨绔情何以堪？
好在清末讲究尊卑有序、师命如山，学生们只敢嘴上哭喊几声，还真没人敢去总督府衙门口去静坐；孙元起的靠山也够硬，被辞退的老师没人去告黑状、使绊子。
到了九月底，孙元起最后一次来到两湖总师范学堂门口的那个小菜馆，给李仲揆等几个学生们讲述物理，又告诉他们一些关于学习物理的方法技巧。临末了才说道：“听说，你们学堂已经改革完毕，换上了新的物理、化学老师，想来他们说得会比我好许多，你们跟着老师好好学习就可以。我还有事，以后就不来了。”