В октябре 1905 года Кокошкин вместе с Ф.А. Головиным и князем Г.Е. Львовым был делегирован для участия в переговорах с премьер-министром С.Ю. Витте о формировании нового правительственного кабинета. В этих переговорах Кокошкину принадлежала ключевая роль. Условием поддержки правительства со стороны либеральной оппозиции он выставил следующие требования: i) реализовать в полном объеме положения Манифеста 17 октября 1905 года; 2) созвать Учредительное собрание на основе всеобщего, равного, прямого и тайного избирательного права для выработки конституции; 3) дать политическую амнистию. Отказ Витте удовлетворить требования кадетской делегации привел к срыву переговоров.
Принципиально важное значение имело выступление Кокошкина на II съезде кадетской партии 6 января 1906 года, в котором он обосновал необходимость участия кадетов в выборах в Государственную думу по закону н декабря 1905 года и сформулировал основные задачи ее деятельности в Думе, 10 января он изложил свои доводы в пользу изменения тринадцатого параграфа программы партии о форме государственного устройства. Кокошкин предложил отказаться в данной политической ситуации от требования республики, ибо это потребует «потоков крови». Большинство делегатов поддержали предложенную им формулировку: «Россия должна быть конституционной и парламентской монархией».
После II съезда, взявшего курс на подготовку выборов в Думу, Кокошкин не только принял непосредственное участие в избирательной кампании, но и показал себя прекрасным пропагандистом, подлинным мастером полемики с политическими противниками, в том числе и с непосредственными конкурентами – «Союзом 17 октября». По поручению ЦК в феврале 1906 года он подготовил блестящую полемическую брошюру «Конституционная партия перед судом Союза 17 октября», материалы которой оперативно публиковались в «Русских ведомостях». 8–9 апреля 1906 года на заседании ЦК был заслушан и одобрен проект избирательного закона, подготовленный Кокошкиным совместно с С.А. Муромцевым и А.Н. Максимовым. На этом же заседании ЦК поручил Кокошкину совместно с Ф.И. Родичевым и В.Д. Набоковым подготовить проект закона о правах национальностей.
Выборы в I Думу стали триумфом кадетской партии: огромный вклад в эту победу внесла разносторонняя и неутомимая деятельность Кокошкина. В ходе избирательной кампании он многократно выступал на предвыборных собраниях в Москве, в уездных городах Московской губернии, в Калуге. 14 апреля 1906 года выборщики Московского городского избирательного собрания выбрали Ф.Ф. Кокошкина депутатом I Думы от Москвы.
В I Думе Ф.Ф. Кокошкин занял ответственный пост товарища (заместителя) секретаря, вошел во многие думские комиссии (для подготовки Наказа думским депутатам о неприкосновенности личности, о свободе собраний, о гражданском равенстве, бюджетную, редакционную). Вскоре он стал членом бюро думской кадетской фракции. Вместе с Петрункевичем, Набоковым, Родичевым, Мухановым, Винавером Федор Федорович входил в состав «распорядительной комиссии», задачей которой было оперативное принятие тактических решений и подготовка заявлений от имени кадетской партии по самым неотложным вопросам.
В течение 72 дней работы I Думы Кокошкин десять раз поднимался на думскую трибуну. Его блестящие выступления – образец подлинного ораторского искусства. По решению думской кадетской фракции речи Кокошкина в I Думе были изданы отдельной брошюрой. Являясь, по определению П.Н. Милюкова, «главным экспертом по конституционным вопросам», Кокошкин, по сути, обосновал ответные меры партии в связи с роспуском Думы – он принимал активное участие в разработке текста
Выборгского воззвания, призвавшего к акциям гражданского неповиновения. Впрочем, убедившись вскоре, что этот призыв не встретил широкой поддержки у населения, Кокошкин одним из первых высказался за корректировку партийной тактики: «Тактика парламентского штурма не удалась – всесильная Дума снимается с очереди»…
На судебном процессе над инициаторами Выборгского воззвания, состоявшемся 12–18 декабря 1907 года в Петербурге, Кокошкин выступил с речью: «Мы хотели способствовать тому, чтобы Россия сделалась страной свободной, правовым государством, где право было бы поставлено выше всего, где праву подчинены были бы все – от высшего представителя власти до последнего гражданина… Мы хотели сделать Россию страной сильной и могущественной… не внешним насильственным единством, а единством внутренней организации, которое совместимо с разнообразием местных условий с разными особенностями всех народностей, ее населяющих». Выборгское воззвание он представлял как «крайнее средство защиты конституции», как действие, «укрепляющее основы государственности, пробуждающее сознательное отношение граждан к своим обязанностям».