作為一位教育家，蔡元培對學生參加政治活動是不很讚成的。他曾說：“我對於學生運動，素有一種成見，以為學生在學校裏麵，應以求學為最大目的，不應有何等政治的組織。其有年在二十歲以上，對於政治有特殊興趣者，可以個人資格參加政治團體，不必牽涉學校。”他提倡“潛修”的功夫，“風雨如晦，雞鳴不已”。認為學生主要是要在學術上取得較深的造詣，以備將來報效國家。但在實際上蔡元培對學生的政治活動，並不多加幹渉；而他自己的思想，也是隨著時代的步伐一起前進的，這在五四運動中表現得尤為明顯。
1918年5月，北京爆發了一次空前規模的學生運動。原因是：在這年初，英、法、日、美各帝國主義國家相繼開始了對蘇俄的武裝幹渉。5月16日，日本乘機脅迫中國簽訂了《中日陸軍共同防敵軍事協定》。日本企圖通過這個協定，一方麵挑動段祺瑞政府幹涉蘇俄，同時也借此進一步侵略中國。它曾利用這個協定，向長春以北的中東路附近地區調集了六萬軍隊，占領了我國東北的大片領土。簽約消息傳出後，學生們憤激異常。在鄧中夏、高君宇、許德珩等人的籌劃下，5月20日晚，在北大召開了群眾大會，北高師等其他學校代表也應邀參加。會上群情激昂，一致議決第二天去“總統府”請願。這次行動蔡元培事先與聞，第二天清早他來到學校，對準備出發請願的學生進行勸阻，認為愛國熱誠可嘉，但外交問題應靜候政府解決。學生沒有聽從他的勸告，隊伍按時出發。這次遊行請願行動，是北京學生一次空前的愛國運動，但學生們在請願時被當時北京政府大總統馮國璋的花言巧語所蒙蔽，二千多北大和其他學校學生很快就回校複課。這次鬥爭沒有取得什麼直接結果。
事後，蔡元培以對學生請願事“辦理不善”，“奉職無狀”為由，提出辭職。他在辭呈中說：是日，“元培特於七時到校，多方勸告，並許以代達意見於大總統，而彼等不肯聽從，毅然列隊進行。元培平日既疏於訓育，臨時又拙於肆應，奉職無狀，謹此辭職。”陳獨秀等各科學長，也“因不能襄助校長管理學生，有負學長職務”，聯名辭職。對蔡元培的辭職，學生及其他方麵都進行了挽留，全體學生班長還向他汊陳誠意。蔡元培最後還召集班長陳述他對全體學生的希望，並詢問學生“是否均已覺悟”（意即學生應以學業為重）後，始打消辭意。這反映了察元培既同情學生的愛國初衷又拘泥於學生的職誌在於專心求學，因而阻止學生的請願活動。這反映了他的一種矛盾的心態。但當國事危急，當權者顢頇無能以至不惜出賣國家主權的時候，他則從救國大局出發，認為此時學生有必要“犧牲其時間與心力”，起來喚醒國民，挽救危局，反對當權者“櫬喪國家之行為”。
他在後來曾說到自己對學生運動態度的變化：“民國七年夏間，北京各校學生，曾為外交問題，結隊遊行，向總統府請願；當北大學生出發時，我曾力阻他們，他們一定要參與；我因此引咎辭職。經慰留而罷。”但是，“到八年五月四日，學生又有不簽字於巴黎和約與罷免親日派曹、陸、章的主張，仍以結隊遊行為表示，我也就不去阻止他們了。”1925年他旅歐期間，曾回顧五四以來學生熱情奔放地參加一切政治活動，對於這種學生運動，他說：“學校當局的看法是，如果學生的行動不超出公民身份的範圍，如果學生的行為懷有良好的愛國主義信念，那麼，學生是無可指責的。學校當局對此應正確判斷，不應幹預學生運動，也不應把幹預學生運動看成是自己對學生的責任。”“學校當局正是基寧這點才以極大的同情與慈愛而保護他們。”事實證明，蔡元培在五四運動中正是以極大的熱情保護學生的。
如前所述，蔡元培曾以欣喜的心情慶祝協約國的勝利，並因此對中國和世界的前景抱有新的希望。但是，殘酷的現實，很快證明這不過是一個美好的夢幻。
1919年1月18日，戰勝的協約各國在巴黎凡爾賽宮正式召開和會。一些中國人曾對巴黎和會充滿幻想，把公理戰勝強權，要求取消各國在華特權和收回德國在山東權益的希望，都寄托在這次“和平”會議上。當時，中國也算是戰勝國之一，因此也派出代表參加和會。在全國人民輿論的壓力下，我國代表向和會提出了要求列強廢棄在華勢力範圍、撤退外國軍隊和歸還租借地、租界等七項希望條件，還提出取消1915年5月25日的中日協約（即二十一條）。但是，這次和會，是完全為美、日、英、法、意等國所控製，旨在重新分割殖民地和劃分勢力範圍的一次分贓會議。中國的上述合理要求，竟然被和會拒絕討論。隨之，中國代表又要求把戰前德國在山東強占的各種特權歸還中國，但日本在美、英、法帝國主義的默許、慫恿下，卻蠻橫地硬要“繼承”德國在山東的權益。和約中竟規定要將這些特權全部讓給日本。中國外交失敗已成定局。
我國代表在巴黎和會的外交交渉，成為當時中國人，特別是青年學生最為敏感的問題。幻想迅速破滅了。學生們首先開始行動。2月5日晚間，北大學生在第三院禮堂召開全體大會，電致巴黎專使，要求拒絕日本的無理要求，並推出幹事十餘人，分頭聯絡各校學生。
蔡元培始終懷著憂國的急切心情，密切注視著巴黎和會和中國外交動態。當巴黎和會正在進行之際，為“表示真正民意”，為政府外交之後援，1919年2月16日，蔡元培、熊希齡、張謇、林長民、王寵惠等發起組織了國民外交協會，並被推舉為理事。2月23日，國民外交協會在中央公園召開講演大會，蔡元培出席並發表講演，譴責了政府當局的秘密外交，要求國民起來糾正利他的外交，他說：“原我國外交之所以失敗，由一切委諸少數當局之手，常以秘密行之。當局一遇困難問題，則僅圖少數人之亟於卸責而輕易承諾，不暇顧受此影響者之大多數國民，而受此影響之大多數國民亦且甘受此無意識之害而不敢有所糾正，此所以失敗重失敗也。今外交之大勢既大有轉移，美總統威爾遜所提出之十四條，有‘公開外交’一條，業為各國所承認，是即畀國民以主持外交之機會。我國民不可不乘此機會以為少數外交當局之後援，以救正向來之被動之利他外交，而以自進於自他均利的外交之團體，此即國民外交協會之所由發起，而今日到會諸君所不可不注意者也。”國民外交協會在五四運動中發揮了積極的作用，5月3日就曾通過決議，表示如巴黎和會不得伸我國主張，即要求北京政府撤回出席和會專使。