بازرگان و تيم نهضت آزادی از بهمن 57 تا آبان 58 تحت عنوان دولت موقت اقدام به برگزاری همهپرسی جمهوری اسلامي و قانون اساسی كردند اما درنهایت با تسخير سفارت آمريكا و اختلافاتی كه بر سر نحوه اداره کشور داشتند در همان روز استعفا دادند. بازرگان از تجربه مصدق بهره نبرد و با اقداماتی که انجام داد و مواضعی که اتخاذ کرد، جامعه انقلابی آن روز ایران را از اطراف دولت خود راند. او در حالی با برژینسکی مشاور امنیت ملی رئیسجمهور آمریکا در الجزایر دیدار کرد که آمریکا اجازه داده بود، شاه در آن کشور حضور یابد. حضور شاه در آمریکا مورد اعتراض شدید مردم قرار گرفت و دولت موقت آنچنانکه توقع میرفت به این اعتراضات توجهی نکرد. بازرگان پس از نخستوزیری همراه عده ديگری از اعضا نهضت آزادی ازجمله يدالله سحابی، علیاکبر معين فر و هاشم صباغيان با کسب رأی بالای مردم تهران موفق به ورود به مجلس اول شد اما در تضاد جدي با نیروهای حزب جمهوری اسلامی در مجلس قرار گرفت تا آنجا که در يك نوبت اعضا نهضت مورد ضرب و شتم برخی نمایندگان قرار گرفتند. ارتباط و پیوند دیرین اعضای مؤسس سازمان مجاهدین خلق ایران که توسط رژیم پهلوی اعدام شدند و نهضت آزادی مسئلهای عیان است. مهندس مهدی بازرگان اعضای اولیه سازمان را «فرزندان» خود مینامید و در انتخابات مجلس اول نیز به دلایل قابلتأملی از مسعود رجوی حمایت کرد.
یکی از اتفاقات مهمی که در جریان انتخابات مجلس اول شورای اسلامی رخ داد حضور مسعود رجوی و حمایت دلسوزانه مهدی بازرگان از وی بود تا جایی که بازرگان در اطلاعیه منتشرشده در شماره 58 نشریه مجاهد و در توضیح چنین حمایت آشکاری ضمن اظهار امیدواری نسبت به موفقیت مسعود رجوی در انتخابات، آورده است: «خواهران و برادران همشهری تهران و حومه، در این موقع که ملت شرافتمند و قهرمان عزیز برای دور دوم انتخابات بهپای صندوقها میروند برای تأمین وحدت و حقوق گروههای اقلیت امیدواریم آقای «مسعود رجوی» که معرف جناح پرشوری از جوانان باایمان میباشد نیز به مجلس راهیافته، موفق به همکاری صادقانه با گروههای با حسن نیت و در خدمت به خدا و خلق بشود.»
پس از تسخير سفارت آمريكا عمده گروههای سياسی از اين حركت انقلابی دفاع كردند و حتي نهضت آزادی بهرغم استعفای اعتراض گونه مهندس بازرگان از نخستوزیری که در پی تسخیر سفارت آمریکا به وقوع پیوست نيز با صدور بیانیهای از اين اقدام دانشجویان خط امام حمايت كرد اما داستان به اين سادگي نبود زیرا در آن زمان نهضت آزادی به تبعیت از فرمان امام مبني بر عدم عضویت و فعاليت اعضای کابینه در احزاب، از حضور دو عضو برجسته خود یعنی بازرگان، یدالله سحابی و ابراهیم يزدی محروم بود و عزتالله سحابی همراه با همفكرانش در نهضت اين بيانيه را صادر كردند كه درنتیجه منجر به خروج 14 تن از اعضای موافق بیانیه از نهضت آزادی ایران شد. بازرگان پس از استعفای ازنخست وزیری و بهمنظور ختم غائله گروگانگیری، در نامهای از محمدرضا پهلوی خواست داوطلبانه به ایران بازگردد تا گروگانها بهسلامت آزاد شوند.
بازرگان و اعضای نهضت آزادی پس از مجلس اول در تمامی انتخابات رد صلاحيت شدند. بازرگان از ميانه دهه 60 خانهنشین شد و ماجرای دوران نخستوزیری او تحت عنوان 275 روز بازرگان توسط مسعود بهنود جمعآوری و به چاپ رسیده است. بازرگان از سال 1320 تا زمان مرگ خود 105 جلد كتاب در زمینههای دینی و اعتقادی، سیاسی و فرهنگی، علمی و فنی و… منتشر كرده است. وی در طی یک سفر درمانی به زوريخ سويس در 30 دی 1373 درگذشت. پيكر او به تهران انتقال يافت و از درب حسينه ارشاد تشیيع و در قم دفن شد.
رهبر انقلاب نيز طی پیامی به دکتر یدالله سحابی با اشاره به سوابق ارزشمند مهدی بازرگان درگذشت او را تسلیت گفتند.
بازرگان اما تنها مرد سیاست نبود و به اعتراف موافق و مخالف، مرد عرصه دیانت هم بود و برای اثبات این دومی، هم نوع زندگی او را میتوان گواه آورد و هم وصیتنامهاش را که انگارنهانگار، آن را مردی باسابقه 60 سال فعالیت سیاسی مستمر، دبیر کل حزبی سیاسی و با اشتهار به نخستوزیری دریکی از مهمترین فرازهای تاریخ ایران و سالها استادی و ریاست دانشکده فنی دانشگاه تهران نوشته است بلکه به سبک و سیاق مذهبیترین روحانیون است. بااینکه او شخصيتی ليبرال بود اما در مسير انقلاب با جامعه ايران همراهی و همكاری داشت و نقش بسیار مؤثر وی در سامان دادن به شرايط كشور پس از پيروزي انقلاب غیرقابلانکار است.