求向上攀升机会的重要途径。见此告示，阎万喜不由心中一动，觉得是一条实现自己抱负的路。可考虑到眼前的艰难处境，觉得上学走了，家里的日子会更难过，因此没有吱声。他父亲心里也在琢磨：俗话说“好铁不打钉，好男不当兵”，放在原来的家境里，他未必会同意宝贝的独生子走这条路。可眼下，有个吃粮的地方，毕竟比四处流浪强得多。弄好了，说不定以后还能飞黄腾达，于是就对万喜说：“就是砸锅卖铁，我也得供你上学。不走这条路，咱们怕是一辈子也抬不起头来。”阎万喜见父亲同意了，马上就去找到黄、张两位拜把兄弟，商量一番。大家都觉得这是一个好机会，约定三人一起报考。
回来一思量，阎万喜多了个心眼。自己虽然在私塾里书念得不错，背四书五经，写忠孝节义能够从容应对。可这洋学堂的课程从来没见过，也摸不准人家会出什么怪题，万一进了考场，一点也摸不着边沿怎么办？他不愿放弃这个改变自己命运的机会，就动脑筋想万无一失的主意。他把自己的想法和父亲说了说，父子二人一拍即合：商量请人代考。这种时候，只能先管自己，也顾不得磕头的把兄弟了。这是他的精明之处，也是他的狡黠之处。他父亲就想起了原来做生意时有过交往的一个人，名叫赵廉佑，此人当时就在山西大学堂读书。父子二人立刻备了礼，到山西大学堂去拜访赵廉佑。没想到，赵廉佑认为是小事一桩，痛痛快快答应下来。父子二人非常高兴。他父亲是个非常迷信的人，又去找算卦先生给儿子算卦，看看这武备学堂是否真的能考上，同时也请先生给儿子起一个响亮的大号，以图将来步步高升。算卦先生将阎万喜的生辰八字推算了一番，断定这次应考一定得中，但命中五行缺金，大号中须有带“金”的字。经过再三推敲，先生定下“锡山”二字。阎书堂十分满意。从此，阎万喜就改称阎锡山。
报名之后，阎锡山父子惴惴不安地等待着。但一想到算命先生的话，他们又多了几分宽慰。其实，当时武备学堂初办，还没有什么成文的规矩，对考生的查验也不严。况且赵廉佑也只比阎锡山大两岁，蒙混过关很容易。赵在山西大学堂也算是成绩优良的好学生，考试题目很平常——《韩信点兵多多益善论》，赵轻松完成试题，下来对阎家父子交代说，笔试没有问题，好好准备应付面试吧。父子两人自是高兴，少不得千恩万谢。在口试时，阎锡山经商时学到的本领派上了用场，他态度谦和，口齿伶俐，善于察言观色，回答头头是道，深得考官的赏识。到武备学堂发榜时一看，阎锡山的大名居然名列榜首。看来试题真的不怪不难，他的把兄弟黄国梁、张瑜也一起考中。
在决定人生命运的大事上，算卦先生如此灵验。阎书堂当年在选择“打虎”时机时，就常常依靠占卜，这次灵验，使他更加迷信。也许是父亲的态度产生的影响，也许是这件事给阎锡山留下的印象太深，他在《日记》中写道：“不可迷信，亦不可不迷信。”此后，他一生都讲迷信。“锡山”二字给他带来了鸿运，赵廉佑的帮助也不可忘怀。赵廉佑后来在山西总有官可做，有财可发，算是得到了一份厚报。
阎锡山晚年回忆自己的一生时，就是从19岁考进武备学堂那年写起的。他写道：“我19岁时，为时势所驱，认为欲有补时艰，有济国危，只有投笔从戎，乃考入太原国立武备学堂。”把19岁之前，在老家的投机破产经历和流落太原的狼狈状况全都略去。摆脱困境，寻找出路的迫切，完全变成补时艰，济国危的动机。
与原来的生活相比，武备学堂是一个崭新的天下。阎锡山既然把它看作改变命运的重要一步，也就拿出全部的精神投入其中。如同做买卖一样，期望厚利，自然须舍得本钱。他学习用功，成绩很快就凸现出来。他的国文基础好，作文在一百二十名同学之中常常名列前茅。先生为山西浑源人，是清进士，对他十分器重，特意赠字曰“伯川”，取百川归海之意，足见期望甚高。从此，阎锡山有了字。学习之外，他出操、训练也十分认真，尊敬师长，与同学关系也很热乎，受到学堂的重视，很快就当上了学生班长。他从小生活在闭塞的山区，家庭教育中又没有关心天下大事这一说，头脑中装得多的也就是个钱字。因此，在武备学堂的学习生活，使他大开眼界。当时的热血青年，大都对康有为发动“公车上书”，戊戌六君子慷慨就义的行为十分崇敬。在这样的氛围中，他对康有为、梁启超等的维新思想产生了浓厚兴趣，私下阅读了不少鼓吹变法维新的著作，日渐倾向于改革社会现状，对中国应走什么样的路进行思考。
1904年，清政府为适应组建新式军队的需要，选派一批青年学生赴日留学。山西武备学堂分到20个名额，经过筛选，阎锡山和他的拜把子兄弟黄国梁、张瑜都被选中。于这年7月，东渡日本，先后进入东京振武学校和日本陆军士官学校学习。在日本一呆，就是五年。
这五年，是国内形势急剧动荡的五年，也是青年阎锡山迅速成长变化的五年。国内的革命如火如荼，革命派和保皇派斗争激烈，日本东京成为中国资产阶级民主革命派集聚的大本营。受到清政府迫害的革命党人——华兴会，光复会，光中会等组织的骨干，都汇聚到了日本。大批有志青年从四面八方汇集在那里，创办刊物，著书立说，宣传民主革命，相互串连，组织革命队伍。从中国的偏僻的黄土高原，到近代资本主义高度发展的日本，阎锡山感受到了强烈的震荡。许多新鲜的事情，让他惊奇也让他沉思。他通过观察对比，不断思考中国为何落后的原因。到达日本的当年，日俄在中国土地上进行战争，给中国百姓带来极大灾难。而腐败无能的清政府居然宣布“中立”，这丧权辱国的行为深深地刺激了留日学生。阎后来回忆说：“由所听到的话和所看到的书中，感到满清政府太腐败，太误国，丧权辱国，割地赔款，所谓宁将国家送给外人亦不给家奴……，而决心加入推翻满清政府的革命。”在革命热潮的鼓励和影响下，阎锡山积极参加了“留日同学会”，在活动中又结识了一批朋友。五台同乡，日后成为他的忠诚追随者的赵戴文，当时在东京弘文学院学习，就是在这时相识相交的。
资产阶级民主革命形势急速发展，要求将分散的革命团体联合起来，组成统一的革命政党。1905年7月，孙中山先生来到了东京，受到响应和支持革命的留学生与华侨的热烈欢迎。在群情激昂的大会上，孙中山先生发表慷慨激昂的演说，热情宣传反清、反封建的民主革命思想，严厉批驳康、梁为首的保皇派。阎锡山亲耳聆听了演讲，受到极大的教育和鼓舞。会后，他还特意登门向孙中山先生单独求教，与孙中山先生研讨“平均地权”的有关问题，受到孙中山先生的热情接待。孙中山先生的风度给阎锡山留下了深深的印象。在孙中山的倡议与黄兴、宋教仁等人的支持下，兴中会、华兴会、光复会等组织的代表及其他革命分子70余人，在东京召开联席会议，决定成立中国同盟会。以孙中山先生提出的“驱除鞑虏，恢复中华，建立民国，平均地权”为纲领，在8月20日召开的成立大会上，选举孙中山先生为总理。孙中山先生在同盟会机关报《民报》的发刊词中，进一步把同盟会的纲领概括为民族主义、民权主义、民生主义，通称“三民主义”。同盟会特别注意军事活动，留日的军校学员自然成为积极争取的对象。在同盟会的积极宣传和动员之下，许多留日学生踊跃加入。阎锡山怀着为反清革命奋斗的理想，不顾清廷官员禁止参加革命活动的告诫，也违背了父亲“凡事要安分守己”的嘱咐，毅然参加了同盟会，并且还介绍赵戴文等人加入。
加入同盟会后，阎锡山的思想更加激进，活动也非常积极热情，在同盟会人士中，颇有影响，受到领导层的注意和会员们的好评。不久，孙中山先生要求东京同盟会总会，选拔军事骨干，作为回国后各省军事运动的核心人物。黄兴、陈之骥、李书城等挑选二十八人组成“铁血丈夫团”，山西的阎锡山、温寿泉、乔煦、何澄等人都被选为成员。
1907年，受同盟会总部的派遣，借回国探亲之机，阎锡山与赵戴文一起回山西宣传革命。他们坐轮船到上海上岸时，得知海关检查非常严格。因为他们携带着炸弹，赵戴文就有点紧张。阎锡山让赵把炸弹都交给自己，并说：“如果被检查出来，蒙（五台方言，我）一人担之，你不可承认是与蒙同行之友。检查时，蒙站在前列，你站到后列。”赵一时不解，带着炸弹却要站在前列，不是更容易被发现？以为阎锡山搞什么名堂，就说：“还是我站前列，你站后列，如何？”阎锡山回答说：“站后列有畏惧检查之嫌，易被注视，仍以蒙站前列为宜。”海关检查的时候，果然对后列查得更严格。过后，赵戴文对阎锡山胆大心细很是佩服，阎说：“事到危难宜放胆，不可畏缩，畏缩易使人怀疑。”其临危不乱的胆略，由此可见一斑。这次与赵戴文回乡，阎锡山只在家中待了五、六天，便辞别亲人，到雁门关内外考察形势，宣传革命，显现出一个热血青年为理想奋斗的无畏和执着。
这一年，阎锡山入日本陆军士官学校第六期学习。在陆军学校，接受日本军国主义教育后，他很欣赏和崇拜日本人的尚武精神，赞同“弱肉强食”“强权公理”等一套理论。他认识到，军国主义就是“政府之政策则为军国政策，人民之教育则为军国教育，社会之组织则为军国社会”。军国主义与封建思想相结合，对他形成“中国自立之道，非厉行军国主义，不足以图强”的思想有十分重要的影响。同时，他也在日本学生中�