5月18日頃、上海に到着し、ジャーディン・マセソン商会上海支店の支店長に面会した。話が通じず、結局支社長は「お前達は何のために洋行するのか?」と聞いているらしいことは分かった。そこで「海軍を研究する」と言おうとして「ネイヴィー」とすべきところを間違って「ネビゲーション」の一言を発した者がいた。この言葉を支社長は「ナビゲーション=航海術」と理解した。

当時の上海は東アジア最大の西欧文明の中心地として発展していた。彼らは、上海の繁栄と100艘以上の外国軍艦およびその他の蒸気船を目の当たりにして、「攘夷」という無謀なことをすれば日本はすぐに滅ぼされてしまうだろうとの判断から「開国」へと考えを変えていった。

上海からは、井上と伊藤は525トンのペガサス号で出港し、他の3名は10日ほど後に5、915トンのティークリッパー ホワイトアッダー号で出港した。ロンドンまでの旅程は、“航海術を学ぶ”ということと理解されていたので、水夫と同格の扱いで非常に困苦し、日本人を「ジャニー」と呼び軽蔑されていたと感じている。便所は船体から張り出した横木につかまって用をたす方式であったから、嵐の時には身体を縄で縛って危険から保護した。さらに伊藤は下痢で苦しんだため、「実にその困難の状は筆舌の能く尽す所でなかった」という。一方、ホワイトアッダー号に乗船した3人は乗客として扱われた船旅だった。

11月4日、ロンドンに到着する。
イギリス留学

伊藤俊輔（博文)、遠藤謹助、井上聞多（馨) がイギリスに留学したときには、アレキサンダー・ウィリアムソンの家に寄留していたという。長州五傑の留学生はウィリアムソンが属するユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）の法文学部へ聴講生の資格で入学した。
伊藤、井上の帰国
発端

元治元年3月（1864年4月）、密航者5名は日本発の「砲撃を受けた連合国は幕府に抗議するも幕府返答は煮えきらず、連合国は長州藩に対し重大な決意をするに至った」との報道に驚き、井上と伊藤は直ちに帰国を決意する（一説には薩英戦争の取材記事であったとする説もある）。
帰国

4月中旬、井上と伊藤はロンドンを発つ。井上は当時を回想して「国家に対する憂いの思いは、国内に居る時よりも寧ろ海外に在る時が切実なのを覚えた。例えば藩主は今如何に憂慮して居られるだろうか、同志の士は如何に行動しつつあるか、或いは彼らは攘夷の為に戦死したのでは無かろうか、或いは敗戦の結果土地割譲の窮地に陥ったのでは無かろうかなど」と言っている。

6月10日（7月13日）頃、2人は横浜に到着した。伊藤と共にガウワーに会い急遽帰国した説明をしたところ、ガウワーは4カ国が下関を襲撃する計画があることを告げた。両名は故国の安危に関する大事件と受け取り、イギリス公使館の通訳アーネスト・サトウを介して公使ラザフォード・オールコックと会見し、自分たちが長州藩に帰って藩論を一変したいと説明し、停戦講和を願った。駐日公使は「フランス、アメリカ、オランダの公使と協議して確答するから数日間居留地のホテルに宿泊して待つように、その際長州人と分からないように日本語を使ってはならない」と申し渡された。

2人に対してホテルのボーイ等は「今回ホテルに来たポルトガル人の顔付きは日本人に似ている、けちで金銭を使わぬには驚いた、金銭を使う道を知らぬのではあろうが、彼ら2人の風貌から見てもポルトガル人の中でも最下等の貧乏野郎」など、言葉が分からないものと思って勝手なことを話していた。やがてイギリス公使から連絡があって、他の3国も了解したから国に帰って尽力して欲しいと、藩主あての公使からの書簡を手渡された。書簡に対する返答は、到着から12日後と決まった。
下関戦争

6月18日（7月21日）、イギリス艦に乗り、豊後姫島まで送られる。

6月24日（7月27日）、山口に着き、藩の事情を聞くと、「幾百艘の軍艦が来襲しても死力を尽くして防戦する」という藩の方針が決定しているとのことであった。

6月25日（7月28日）、井上は伊藤と共に藩庁に出頭し、海外の情勢を説き攘夷が無謀なこと、開国の必要性を訴える。伊藤は、攘夷論者を警戒して春山花輔と変名する。

6月26日（7月29日）、藩主の下問に応じて、井上は伊藤と共にそれぞれ海外の事情を進言する。しかし、藩の趨勢から方針転換は困難という。

6月27日（7月30日）、井上と伊藤が希望していた御前会議が開かれる。藩の重役達の前で西洋事情を話しても理解されず、西洋文明を説明しても「ホラを吹くにもほどがある」と嘲笑される。攘夷論者からは命を狙われるほどの意識のギャップに、井上と伊藤は隔靴掻痒の思いであった。



6月29日（7月31日）、藩主の立場としては、藩士の攘夷熱は抑えがたい状況に到る旨を、毛利登人から井上に伝えられる。これに対して井上は、「藩政府員が『防長2州が焦土と化しても天勅を奉じて攘夷を遂行する』とは、その言葉は美しいようであるが1敗の結果、一同討ち死にしても藩主一人残る理由はないからその最後の決心があるか?」を藩主に伝えるよう要請した。

7月2日（8月3日）、井上は、藩主よりイギリス軍艦に行き、止戦のための交渉をするように命ぜられる。

7月5日（8月6日）、井上は伊藤と共に姫島のイギリス艦に行き、攻撃猶予を談判するも成らず。

7月21日（8月22日）、井上は、脱走の罪で萩の実家に幽閉中の高杉晋作を訪問する。

8月4日（9月4日）、井上は藩より外国艦との交渉をするように命ぜられ、8月5日（9月5日）に前田孫右衛門とで小船に乗り、艦隊に向かう。途中で約束の時間が過ぎたため、イギリス、フランス、アメリカ、オランダの四カ国の艦隊が下関を砲撃する。8月7日（9月7日）には艦隊の兵士2千名が上陸した。

8月8日（9月8日）、井上は講和使節宍戸刑馬（高杉晋作の仮称）に従い、伊藤と共に講和使節としてイギリス艦に行くが、失敗する。藩では征長の軍に対しても応戦しなければならず、やむを得ず井上や高杉らに外艦の対応を指示したものである。

8月9日（9月9日）、井上は外国兵による大砲の分補に立ち会う。

8月10日（9月10日）、井上は講和使節として毛利登人に従い外国艦に行くが、談判ならず。

8月14日（9月14日）、井上は講和使節宍戸刑馬に従い外国艦に行き、講和条約を締結する。

イギリス海軍オーガスタス・レオポルド・キューパー提督は長州藩の発砲に対して賠償金を要求したが、「これは朝廷・幕府の命に従った事で我が藩の私意によったものではない。4カ国公使から幕府に請求するのが筋である」として責任転嫁することが出来た。これは高杉の機転によるものであった。一方で和議に反対する攘夷論者は多く、山口に滞在する公卿（三条実美、四条隆謌、東久世通禧）らは毛利定広に対して抗議し、藩政府員は困って「あれは高杉、井上、伊藤らが藩主を篭絡してやったことで」などと逃げ口上もあり、井上は帰国以来命を狙われるのは当然という時期であった。
残った3名のその後

UCL在籍2年で山尾と遠藤は成績優秀者として優等賞を授与された（分析化学で山尾4位、遠藤5位。理論化学で山尾10位）。野村はUCL在籍4年で地質学3位で同賞を授与された（その時点では山尾はグラスゴー、遠藤は帰国）。

遠藤、野村、山尾は、薩摩藩からの密航留学生（薩摩藩遣英使節団）たちの存在を知り、交遊している。山尾がグラスゴーに移る際に、彼らから1ポンドずつの有志を受けた。

遠藤は慶応2年（1866年）、野村と山尾は明治元年11月19日（1869年1月1日）に帰国した[9]。
その他の留学生

長州藩は先に帰国した伊藤と井上に代わり、1865年に藩海軍所属の山崎小三郎、高杉晋作の従弟である南貞助、竹田傭次郎の3名をイギリスに送った[10][11]（竹田は所用により上海で下船し帰国、のちに渡英）。山崎は栄養失調から肺炎となり、1866年にロンドンで没、南は五傑と同じUCLなどで学んで2年後に帰国し、1869年に外国事務局御用掛に任命された[12]。1870年に小松宮彰仁親王に随行して再渡英し、英国人女性と結婚（日本初の正式な国際結婚とされる）、現地で商社を開く[11]。帰国後、東京府御用掛として小笠原島出張所長兼土木課長を務め、在島外国人の日本国籍移管などにあたったのち[11]、1886年に英領香港の領事となり、井上が農商務大臣在任中には農務省商務局次長として海外視察などを行なった[13]。
脚注[脚注の使い方]^ 山尾庸三生誕の地・長州五傑顕彰碑・朝日山招魂社　山口市秋穂編
^ JR新山口駅南口の駅前広場完成
^ ⇒長州五傑記念碑除幕式典
^ 第20話　山尾庸三4　山尾、ロシアに行く
^ 『サムライエンジニア 山尾庸三の軌跡』三好信浩
^ 『佐藤貞次郎筆記』1891年(明治24年)