蔡元培主持教育部期間，講求效率，廉正清明，上下協力創業，為時人所稱道。開始籌辦時，孫中山就對他說：“辦公房屋，要你自己去我”。他親自“躑躅裏巷”，後借到三間房舍作辦公室。他主張部務重效率，反對衙門作風，他說：“辦理部務，當與辦理社會事業一例：在正式政府未成立，官製未通過參議院以前，不必呈薦人員。除總次長已由大總統任命外，其餘各人，概稱部員，不授官職。為事擇人，亦不必多設冗員。”初設部時，連蔡在內僅三人，後也隻有三十多人。但他注意網羅人才，如蔣維喬、王雲五等都是得力幹才。當時人員不分等級，月薪一律三十元（一說六十元），但辦事很有朝氣，不推倭拖拉，“苟有案牘，隨到隨辦。”民國初期大量的教育法令，規章製度，都是在這個時期草擬製定的。
蔡元培兩任教育總長的時間前後僅半年多。他在北京政府任職期間，對袁世凱的擅權專製日益不滿，表示不能任此“伴食”之閣員。為此，他曾多次向袁世凱提出辭職，袁表麵竭力慰留，曾當著蔡元培的麵說：“我代表四萬萬人堅留總長。”蔡元培正色作答：“元培亦對於四萬萬人之代表而辭職。”表示了對國民負責和對獨裁者的蔑視。1912年7月，他和入閣的同盟會會員王寵惠、宋教仁、王正廷等一同退出內閣，辭去總長職務，不與袁世凱合作。轟劫一時的四總長聯名辭職函即出自蔡元培的手筆。他辭職後，教育部有人建議改聘他為北京大學校長，並由教育部向袁世凱提出。袁世凱對此斷然拒絕，認為蔡既是革命黨員，又力倡革命思想，現在發生的許多“反動”事件，多與他有關，如再讓他培養出革新人才來，定會使自己的政權發生動搖。這反映了封建勢力對蔡元培這樣進步人物的畏懼和仇視。1912年9月，蔡元培再度赴歐遊學，繼續在德國萊比錫大學聽課及進行學術研究。
1913年3月，宋教仁被刺案發生後，蔡元培奉孫中山之召，於六月初從歐洲回到上海。當反袁鬥爭日趨激烈時，蔡元培連續在《民立報》發表文章，嚴厲斥責袁世凱為毀棄約法、憑借武力之野心家，是釀成戰禍之罪魁禍首，堅決支持孫中山領導的“二次革命”，號召國民起來討袁。“二次革命”失敗後，蔡元培再度赴歐留學。
1915年6月，蔡元培在居住法國期間，與吳玉章等組織留法勤工儉學會，以“勤於作工，儉以求學”為宗旨。第二年三月，又與法國一些政界、教育界人士共同組織華法教育會，其宗旨為：“發展中法兩國之友誼，尤重以法國科學與精神之教育，圖中國道德知識經濟的發展”。蔡元培被舉為中方會長。他們一方麵為第一次世界大戰期間赴法的大批華工辦學校，蔡元培並為此編寫了一本《華工學校講義》；一方麵組織國內有誌青年以半工半讀方式到法國留學，這項工作在國內產生很大影響，一時以勤工儉學赴法留學者不下千人。有許多進步知識分子在法國勤工儉學中接受了馬克思主義的教育，後來成為中國共產黨的優秀幹部，著名的如周恩來、蔡和森、趙世炎、陳延年、向警予、鄧小平、陳毅、聶榮臻、王若飛、蔡暢、李富春等。蔡元培倡導勤工儉學運動是有重大曆史功績的。
蔡元培一生重視教育，尤為重視大學教育。1917年初，蔡元培出任北京大學校長，施展了他改革我國大學教育的抱負。他趨時更新，整頓改革，提倡“思想自由，兼容並包”，為新文化、新思想的傳播開拓道路。他網羅各派學者，容納不同學派，學術民主，自由爭辯，對促進思想解放、百家爭鳴的發展起了重要的作用。他改革學校體製，破除學生的舊觀念，倡導德、智、體的全麵發展，為培育人才作出了重要貢獻。在蔡元培的積極推動下，北京大學一變過去腐敗沉悶的風氣，成為新文化運動的中心和五四愛國運動的策源地。這一時期蔡元培在北大的改革工作，是他一生從事文化教育事業的最重要實踐並取得了重大成就；它不僅在當時產生了深刻影響，而且在今天也仍是有意義的。
蔡元培作為一位資產階級革命家，作為他生活時代的知識分子的一位代表，不能不具有一定的曆史局限性。五四運動後，蔡元培曾於1920年至1921年和1923年至1926年，兩次出國考察教育。1926年回國後不久，國內形勢發生了急劇變化。在1927年“四·一二”反革命政變前後，民族資產階級中的大部分人追隨大資產階級背叛了革命。這個時期蔡元培表現了明顯的動搖性和妥協性，在蔣介石的策動和政客吳稚暉、張靜江、李石曾等的影響下，他以國民黨中央監察委員的身分，列名附和清共，並主持“四一二”反革命政變前後召開的國民黨中央監察委員會會議，站到了擁蔣反共一邊，走過了一段曲折的道路。
但是，當蔣介石的反人民的麵目進一步暴露後，蔡元培很快回到了民主主義的道路上來。1931年“九一八”事變後，他憤於國民黨對外妥協、對內專製的反動政策，不顧白色恐怖，拍案而起，保障人權。他痛低國民黨當局的暴行，出力營救楊開慧、胡也頻、丁玲、潘梓年、羅登賢、陳賡、廖承誌、許德珩、侯外廬和牛蘭夫婦等人。1932年，蔡元培與宋慶齡、楊杏佛等發起組織中國民權保障同盟。他鄭重提出：要“超越國家黨派的關係”，實現“對於普遍人權的保障”。當6月18日同盟總幹事楊杏佛慘遭國民黨特務暗殺的事件發生後，蔡元培置個人生死於度外，憤慨譴責當局草菅人命，要求立即緝凶，以維法紀。他親自主持公祭並致悼詞，當讀至“人孰無死，所幸者先生之事業，先生之精神，永留人間。元培老矣，焉知不追隨先生以去”時，咽難成聲。魯迅參加送殮後曾對友人說：“今天蔡先生是去的，他很悲哀。……打死楊杏佛，原是對於孫夫人和蔡先生的警告，但他們兩人是堅決的。”由於楊杏佛被害，民權保障同盟的活動也停止了。此後對於保障民權的鬥爭，蔡元培仍以個人的力量盡力為之，如據楊之華（瞿秋白夫人）記述，當瞿秋白被捕後，魯迅曾囑人轉告她，說是國民黨高級人員開會，討論是否殺瞿秋白，蔡元培提出：像瞿秋白這樣的人才，在中國不可多得，不可殺害。1933年他參加發起馬克思逝世五十周年的紀念活動，呼籲有研究馬克思主義學說的自由。1936年10月，他不顧反動當局的壓力，與宋慶齡等主持了魯迅的喪葬，並擔任魯迅紀念委員會主席，推動《魯迅全集》的出版。
這一時期，蔡元培仍繼續從事文化教育工作。1927年後，他擔任國民黨政府大學院院長，監察院院長等職。一年後，他專任中央研究院院長，直至逝世。他在中研院實行學術自由和學者治院的原則，吸引了眾多的科學工作者，先後建立了物理、化學等十個研究所。他主持成立了由學者組成的評議會，作為全國最高學術領導機構，在一定程度上抵製了國民黨反動當局對中研院的控製。在蔡元培的領導下，科學工作者在十分艱難的條件下，為發展我國的科學事業作出了貢獻。後來在全國解放時，中研院除一個曆史語言研究所和半個數學所外，都回到了人民的懷抱，成為今天中國科學院和社會科學院的一個堅實基礎。
蔡元培在他的晩年，為推動抗戰，促進國共合作，作出了貢獻。“九一八”事變後，他堅決主張抵抗，積極揭露日本的侵華政策，痛恨國民黨當政者的不抵抗政策。1934年，他曾當麵向汪精衛曉以民族大義，沉痛指出：“關於中日的事情，我們應該堅定，應該以大無畏的精神抵抗。隻要我們抵抗，我們的後輩也抵抗，中國一定有出路。”1936年9月20日，為實現抗日民族統一戰線，毛澤東曾致書蔡元培，深情回顧了五四時期舊京集會，稱讚了他的愛國進步主張，熱切希望這位“以光複會同盟會之民族偉人，北京大學中央研究院之學術領袖，當民族危亡之頃，作狂瀾逆挽之謀”，為推進抗日救亡事業而繼續努力。蔡元培沒有辜負國人的期望，積極主張國內團結共禦外侮，要求國民黨當局改變政策，堅定愛國立場。1937年“七七”抗戰後，蔡元培“欣欣然以國共能重新合作共赴國難，為國家民族之大幸”。11月12日上海淪陷後，他移居香港。重病中，他仍然關注抗戰事業，熱切盼望“與友邦共奏凱旋歌，顯成績”。
1940年3月5日，蔡元培在香港病逝。
蔡元培一生追求真理，獻身祖國，不愧是中國知識分子的一位優秀代表。他逝世後，中國共產黨中央和毛澤東發出唁電，黨中央說他“為革命奮鬥四十餘年，為發展中國教育文化事業勳勞卓著，培植無數革命青年，促成國共兩黨合作”，毛澤東稱他為“學界泰鬥，人世楷模”。4月14日，延安各界千餘人隆重舉行了追悼大會，毛澤東送了題為“老成凋謝”的挽聯，周恩來撰寫的挽聯為：“從排滿到抗日戰爭，先生之誌在民族革命；從五四到人權同盟，先生之行在民主自由。”在大會通過的致蔡元培家屬的唁電中，高度概括了蔡元培一生的曆史功績。全文如下：
香港蔡孑民先生家屬禮鑒：孑民先生遽歸道山，遠聞噩耗，深為悲痛！竊念先生清末從事革命，提倡民權；民六任北大校長，網羅人材，兼收並蓄，學術思想，主張自由。偉大的五四運動，實先生提倡誘掖，導其先路。九一八後，與宋慶齡、楊杏佛諸先生等發起人權保障同盟，從事挽救青年誌士，以圖保留國家元氣；雖為強暴所威脅，而氣不為之阻。七七抗戰以來，先生老矣，猶諄諄以精誠團結，言信行果，訓誡國人。哲人雲亡，遺教不朽。本大會追念賢勞，當與全國同胞努力完成先生所未竟之誌。除電請國府明令國葬外，謹電奉唁，諸維節哀，以臨大事。延安各界追悼蔡元培、吳承仕先生大會叩。
中共中央及其領導人和延安各界追悼大會的挽聯、唁電，表達了全國人民對這位傑出的民主革命家、教育家的崇敬，同時也對他的一生作出了崇高而恰當的評價。
當時國民政府在陪都重慶也為蔡元培舉行公祭和追悼會，並頒布褒揚令，稱頌他“道德文章，夙負時望。早歲誌存匡複，遠曆重瀛，研貫中西學術。回國後，銳意以作育人才，促進民治為己任。先後任教育總長、北京大學校長及大學院院長，推行主義，啟導新規，士氣昌明，萬流懸仰。近長中央研究院，提倡文化事業，績效彌彰。”肯定了他的曆史功績，表達了深切的哀悼。
§§第二章 就任北京大學校長