光緒二十九年（1903）1月間，由於中國教育會的言論十分激烈，引起守舊人士利用《申報》加以譏評。吳敬恒主張在《蘇報》上，由元培、章太炎和他輪流撰寫文章跟他們對抗。鄒容遺著3月間，章士釗等31名南京陸師學堂學生集體退學，在蔡元培的協助下加入愛國學社。同時，浙江大學堂也爆發學潮，退學生自建“新民塾”，並電請蔡元培和吳敬恒前往支持。
當時仇滿的情緒已日益高漲，蔡元培發表《釋仇滿》一文，發表在《蘇報》上。認為種族之別，一是血液，一是風習，滿人血統與漢族混雜既久，其語言文字風習亦已為漢族所同化。所謂滿人，不過是在政治上擁有世襲爵位、不管實業而坐食特權的一個記號而已。隻要滿人自覺放棄其特權，則漢人絕無殺盡滿人的必要。
3月底，跟著又有拒俄運動的展開，蔡元培剪了頭發，和誌願加入“拒俄義勇隊”的96名學生，穿上製服，早晚訓練，準備抵抗俄國侵占中國東三省。可是，清廷不但沒有明白青年學子的愛國熱誠，反以為他們是在陰謀造反，而加以強烈的壓製，結果隻有迫使急進的青年走向反清的道路。
5月間，鄒容的《革命軍》和章太炎的《駁康有為論革命書》兩本巨著先後出版，尤其轟動一時。
中國教育會會長於此時改由黃宗卿擔任，卻鬧起會與社誰為主體之爭。章太炎主張不與學社合作，吳敬恒較袒護社員。蔡元培原本態度溫和，不隨便袒護一方，但一向保持和平態度的蔡元培卻為吳敬恒的一句刻薄話所激怒，忿然道：“我本要上德國留學去，我辭去會和社的事。”
說罷即離去。眾人雖予挽留，但他去意已決，略整行裝後，於20日乘船離開上海，臨行時各人都去送別。
蔡元培離開上海不過半個月左右，轟動一時的“蘇報案”便發生。章太炎和鄒容被抓，吳敬恒逃匿，愛國學社亦遭波及而解散。案發時，蔡元培正船抵青島，接到他哥哥蔡元堅發來的電報，說“清廷已與德使商定，電青島德吏捕蔡某”雲雲。元培隻好返滬，又重新參與上海誌士的活動，這時，適逢俄人進兵奉天，蔡元培便與劉師培等發起“對俄同誌會”，參加會員有百餘人。
光緒三十年（1904），元培在《俄事警聞》上發表了一篇《新年夢》，主張說：“我們意中自然有個中國，但我們現在不切切實實造起一個國家來，怕永遠沒有機會了。”又提出了外交方麵應辦的三件事：一、恢複東三省。二、消滅各國的勢力範圍。三、撤去租界。這篇文章，頗能反映出他這時的思想。
對俄同誌會並以《警鍾日報》為機關報，報紙的編輯工作初由王小徐負責，其後嬗於蔡元培。他主持到這年6月間，因接任愛國女學校校長，編輯工作才由汪德淵接任。《警鍾日報》後因揭載德人經營山東的密謀，觸怒德國領事，報紙被封禁，拘去五人，上海的革命言論機關至此又遭遇挫折。
蔡元培重掌女校校政之後，除了在文字和教育方麵努力鼓吹之外，與國內的秘密革命運動更建立了深厚的關係。1903年在東京成立的“軍國民教育會”本因拒俄而起，但後來改組變成一個秘密從事革命活動的團體，並有“暗殺團”的組織，由楊篤生主其事。
軍國民教育會會員黃興歸國後，創設“華興會”，擬於1904年慈禧太後七十歲生辰之日，發動長沙等地起義。楊篤生回上海，別樹“愛國協會”，由他擔任會長，章士釗副之，蔡元培、陳獨秀、蔡鍔等也同時加入。
東京原有“浙學會”的組織，由陶成章主持。陶成章回滬後，和元培等人又在上海成立一個新的革命團體，叫做“光複會”，以擴大暗殺團組織為目的。跟著光複會的東京分部也正式成立，魯迅等人也參加進來。元培加入光複會後，即邀請徐錫麟入會，並介紹徐與陶相識。