南京臨時(shí)政府成立，清翰林出身的蔡元培被委任為教育總長(zhǎng)。后來(lái)唐紹儀內(nèi)閣辭職，蔡元培亦請(qǐng)辭。袁世凱挽留他說(shuō)：“我代表四萬(wàn)萬(wàn)人留君。”蔡元培去意已決，對(duì)曰：“元培亦對(duì)四萬(wàn)萬(wàn)人之代表而辭職。”袁死后，“德有余而才不足”的黎元洪接任大總統(tǒng)，卻也干了幾件好事，比如大力恢復(fù)了議會(huì)與被取締的政黨，大力壓縮總統(tǒng)府預(yù)算，倡導(dǎo)并力行“好人政府”，其中還包括任命蔡元培為北京大學(xué)校長(zhǎng)。

1916年底，蔡元培就任北大校長(zhǎng)，開始對(duì)北大進(jìn)行改革。1917年，陳獨(dú)秀剛滿38歲，胡適26歲，錢玄同30歲，劉半農(nóng)28歲，魯迅36歲，李大釗29歲，蔡元培49歲。同年，林紓已經(jīng)65歲，嚴(yán)復(fù)63歲，辜鴻銘60歲，段祺瑞53歲。北大的新舊之爭(zhēng)也就不奇怪了。蔡先生曾自述道：“我對(duì)于各家學(xué)說(shuō)，依各國(guó)大學(xué)通例，循思想自由原則，兼容并包。無(wú)論何種學(xué)派，茍其言之成理，持之有故，尚不達(dá)自然淘汰之命運(yùn)，即使彼此相反，也聽他們自由發(fā)展。”在此辦學(xué)理念之下，他的第一個(gè)舉措，就是宣布聘任陳獨(dú)秀為文科學(xué)長(zhǎng)。守舊派對(duì)蔡元培的此項(xiàng)任命頗為不滿，認(rèn)為陳只會(huì)作幾篇策論式的時(shí)文，連在北大任教尚且不夠格，何以能主持文科？蔡只說(shuō)：“當(dāng)代學(xué)者人格之美，莫如陳獨(dú)秀。”后來(lái)陳獨(dú)秀進(jìn)了國(guó)民黨的監(jiān)獄，在押期間，《獨(dú)秀文存》第九版出版，蔡元培甚至還為這個(gè)在押的共產(chǎn)黨要犯寫了序。

蔡元培掌北大不久，想請(qǐng)梁漱溟來(lái)北大講印度哲學(xué)。梁當(dāng)時(shí)24歲，中學(xué)畢業(yè)，于是自謙學(xué)淺，不敢應(yīng)承。蔡元培反問：“你說(shuō)你教不了印度哲學(xué)，那么，你知道誰(shuí)能教嗎？”梁說(shuō)不知道。蔡說(shuō)：“還是你來(lái)吧！你不是愛好哲學(xué)的嗎？我此番到北大來(lái)，定要把許多愛好哲學(xué)的朋友都聚攏來(lái)，共同研究，互相切磋，你怎可不來(lái)呢？你不要當(dāng)是來(lái)做老師、教別人，你當(dāng)是來(lái)合作研究、來(lái)學(xué)習(xí)好了！”梁于是不再推辭。

蔡先生“思想自由，兼容并包”的辦學(xué)方針，連一些守舊派人物都不得不佩服。腦后拖著辮子的辜鴻銘曾在課堂上對(duì)學(xué)生講：“中國(guó)只有兩個(gè)好人，一個(gè)是蔡元培先生，一個(gè)是我。因?yàn)椴滔壬c(diǎn)了翰林之后不肯做官就去革命，到現(xiàn)在還是革命;我呢，自從跟張文襄做了前清的官員以后，到現(xiàn)在還是保皇。”笑談中自有真意。蔡先生“思想自由”到何種程度？且看一例：周策縱在《五四運(yùn)動(dòng)史》一書中引蔡元培的話說(shuō)：“教員中間有喜作側(cè)艷之詩(shī)詞，以納妾狹妓為韻事(以納妾為韻事的有辜鴻銘，劉半農(nóng)等，詠妓的有陳xx，黃侃等，后來(lái)又有吳虞。陳尤喜涉花柳)。以賭為消遣者，茍其功課不荒，并不誘學(xué)生而與之墮落，則姑聽之。”連這事都可“則姑聽之”，難怪辜鴻銘稱蔡先生“好人”。

蔡先生一生最大功績(jī)，是為五四新文化運(yùn)動(dòng)護(hù)法。蔡元培是一個(gè)“文化救國(guó)論”者，時(shí)常講“讀書不忘救國(guó)”，同時(shí)又強(qiáng)調(diào)“救國(guó)不忘讀書”。1919年5月2日，巴黎和會(huì)傳來(lái)最新消息，戰(zhàn)敗國(guó)德國(guó)要將在山東的權(quán)益轉(zhuǎn)讓給日本。蔡元培得知后，立即返校告訴了北京大學(xué)的學(xué)生領(lǐng)袖許德珩、傅斯年、羅家倫、段錫朋等人。北京的大學(xué)生們激憤了，馬上集會(huì)游行并火燒了趙家樓胡同曹宅。五四運(yùn)動(dòng)爆發(fā)后，大批學(xué)生被軍警捕去，蔡元培全力營(yíng)救，隨后遞交了辭呈，悄然離京。他寫道：“吾倦矣！‘殺君馬者，道旁兒。’‘民亦勞止，汔可小休。’我欲少休矣！北京大學(xué)校長(zhǎng)之職，已正式辭去;其他向有關(guān)系之各學(xué)校、各集會(huì)，自五月九日起，一切脫離關(guān)系。特此聲明，惟知我者諒之，蔡元培啟。”這一紙聲明頗可玩味。他一方面對(duì)政府賣國(guó)無(wú)能、拘捕學(xué)生表示不滿，認(rèn)為學(xué)生們“出乎愛國(guó)熱情，實(shí)在無(wú)可厚非”;另一方面，作為一校之長(zhǎng)，他又擔(dān)心學(xué)生們“很可能為勝利而陶醉”，“今后將不易維持”學(xué)校紀(jì)律。(蔣夢(mèng)麟《北京大學(xué)與學(xué)生運(yùn)動(dòng)》)6月15日，蔡元培發(fā)布《不愿再任北京大學(xué)校長(zhǎng)的宣言》，文中說(shuō)：“我絕對(duì)不能再作不自由的大學(xué)校長(zhǎng)：思想自由，是世界大學(xué)的通例。”后來(lái)，在北京各大專學(xué)校校長(zhǎng)的聲援下，加之北大師生代表的苦勸，蔡先生始回校，答應(yīng)只做北大師生的校長(zhǎng)。

蔡曾講：“道德之精神在于思想自由。”他一生踐行此言。1949年后，錢端升還發(fā)表文章說(shuō)：“北京大學(xué)的自由散漫，蔡元培先生是要負(fù)一部分責(zé)任。”蔡先生門生滿天下，每逢五月四日，在京諸生必盛宴而奉先生為上座，年年如此，先生頗憊苦之，一次戲語(yǔ)鄰席曰：“吾輩此日真成吃‘五四’飯矣！”

1940年3月3日，蔡元培在香港寓所失足跌倒，次日入養(yǎng)和醫(yī)院治療，因胃部出血過多，于3月5日病逝，享年七十三歲。十日舉殯，香港各學(xué)校及商號(hào)下半旗志哀，學(xué)校及社團(tuán)萬(wàn)余人參加公祭，極盡哀榮。蔡先生靈柩初厝東華義莊，待運(yùn)回浙江紹興故里安葬，但因戰(zhàn)事熛起，未能成行，于是這位“五四”元老、新文化的保姆長(zhǎng)眠于香江。他的遺言僅為兩句話：“科學(xué)救國(guó)，美育救國(guó)。”