1913年末，郭沫若懷著新奇與興奮的心情，跟他大哥的好友張次瑜一起離開了北京，路經朝鮮，於1914年1月到達日本的首都東京。
離開北京時，他大哥曾跟他說，由於經濟上的困窘，隻能幫助他支付半年的學費，半年後希望他能考上官費的學校。在昏暗的北京站台上，郭沫若深情地望著大哥黯然失色的臉，彼此相對無言，他心裏暗暗發誓：“我此去如於半年之內考不上官費學校，我要跳進東海裏去淹死，我沒有麵目再和大哥見麵。”
列車沿著京奉鐵路穿過山海關，郭沫若目睹盤繞在山上的高峻城壘，想起明末經略使諸公堅守關隘的英雄氣概，實在歎服古人的誌節和才力之偉大。而今“天下第一關”關門大開，帝國主義強盜隨時都有可能闖進來，怎不叫人擔憂？“願我學歸來，仍見國旗鮮。”國家的命運，個人的前途，究竟會怎麼樣呢？郭沫若陷入了沉思之中……
到了日本，踏上這塊陌生的土地，郭沫若處處感到新奇和狐疑。在碼頭上，他曾誤把滿街的木屐聲當作雜遝的馬蹄聲，想來不禁失笑。他暫時寄居於東京郊區小石川大塚，一麵入神田日本語學校補習日語，一麵補習其他課程。這時，精力充沛的郭沫若全身心地撲在學業上，他把煙酒全都戒了，這是他“一生之中最勤勉的一段時期”。1914年2月12日，他在給父母的信中說：
不苦不勤，不能成業。男前在國中，毫未嚐嚐辛苦，致怠惰成性，幾有不可救藥之概；男自今以後，當痛自刷新，力求實際學業成就，雖苦猶甘……所矢誌盟心日夕自勵者也。
功夫不負有心人，經過5個月的勤苦學習，郭沫若在日本語學校順利結業，並於7月考入東京第一高等學校第三部醫科預備班，名列第七。憑郭沫若的天資和努力，在我國留日學生中創造了一個神速考取官費的奇跡。他之所以報考醫科，是準備將來學成歸國，專門替貧苦的人們作義務的治療。
有了官費，對郭沫若來說是件十分高興的事。考試結束後，他就跑到房州海岸避暑，並邀請幾個朋友，在月夜中泛舟鷹島、衝島，而且攜帶著酒恣情暢飲。
鏡浦平如鏡，波舟蕩月明。
遙將一壺酒，載到島頭傾。
這首詩，真實地記錄了郭沫若當時的歡暢心情。
房州的鏡浦常常風平浪靜，郭沫若暢遊於異國的海水之中，每每覺得是在家鄉的茶溪裏鳧水；他躺在海邊沙灘上，觀賞對岸從雲端裏探出頭來的富士山，免不了聯想到峨眉山的倩影。他被大海迷上了，隻要一看見海水的躍動，胸中的激情就會波逐浪湧。其實這時他還不怎麼會遊泳，可他一點兒也不懼怕大海，大海的波濤在他看來就像母親的胸膛。因此居然有一天，他一個人向大海深處遊去，差點兒淹死，幸虧被一位好心的日本人救上岸來，並送回寓所。
清晨，他在海濱散步，有時會從遠方朦朧的海霧中發現一座座黑色的山頭，那是夜來停泊的軍艦。這時，在郭沫若的眼中，房州海岸與渤海灣複合了，他想起了苦難的祖國：
飛來何處峰，海上布艨艟。
地形同渤海，心事係遼東。
短短幾句，就道出了郭沫若的赤子之心。
剛到日本時，郭沫若立誌學醫，下了很大的決心。為了專心致誌於醫學，他把所有新舊文藝書籍都丟在一邊。但是，他在文學方麵的積習畢竟太深了，常有詩興襲來。他不得不遏製如潮水般湧出的詩情。鑒於大家離校太遠，他特地與吳鹿蘋等人在本鄉區真砂町合租了一間房子，集體開夥，生活非常簡樸。在醫科預備班，他仍把重點放在攻讀日語上，同時對其他各科也不偏廢，因此不但很快就能用口語會話和作文，而且連向來感到棘手的數學，也已在全班名列前茅。同學們稱讚他聰穎好學，戲呼之為“郭大頭”。
“大頭大頭，落雨不愁……”同學們總喜歡摸著他的頭頂跟他開玩笑。其實他何嚐不愁，東京郊區的冬天並不好過，天氣很冷，凍得郭沫若把已縮小得不能扣結的衛生衣都繃上了身。而最使他發愁的是聽見那些“袁世凱加緊複活帝製”、“中日交涉險惡”之類的新聞。
1915年1月18日，日本以支持袁世凱複辟帝製為條件，提出了滅亡中國的“二十一條”，激起了全中國人民的憤怒和抗議。為了強迫北洋軍閥政府無條件接受條款，5月7日日本竟然下了最後通牒，限於24小時內答複。“祖國存亡，至堪懸念”，郭沫若熱血沸騰，義憤填膺，覺得國家軟弱到這等程度，自己還有什麼臉麵在這個欺侮“母親”的國度裏讀書，他決定與同寓友人吳鹿蘋等人連夜回國抗議。行前折賣了書籍以及鍋碗等用具，甚至還做好了參軍的準備，隻要中日一宣戰，他將立即投筆從戎。當時，他曾寫下一首七律詩，慷慨明誌：
哀的美頓書已西，衝冠有怒與天齊。
問誰牧馬侵長塞，我欣屠蛟上大堤。
此日九天成醉夢，當頭一棒破癡迷。
男兒投筆尋常事，歸作沙場一片泥。
然而待他們抵達上海，獲悉袁世凱已經屈從了日本的無理要求。政府的昏庸，使他感到無限的悲哀，一時不知何去何從。他在上海的客棧裏呆了3天，於5月11日失望地返回日本。
國內如此多災多難，使回到日本的郭沫若陷入了更深的苦悶之中。他特意將有關新聞雜誌所載時事插圖寄歸父母親瀏覽，並希望在鄉鄰間廣為傳閱。對海外遊子思念家國的心情，他有了更深一層的體驗。
1915年7月，郭沫若從東京第一高等學校醫科預備班畢業，升入岡山第六高等學校第三部醫科，與在該校第二部學工的成仿吾（名灝，1897-1984）初次相識。兩人都有富國強兵、科學救國的誌向，又都有對文學的狂熱，這些共同的誌趣使得他們一見如故，便相攜“住在一起，一塊兒在六高上學，一塊兒登操山，一塊兒到旭川劃船，還一塊兒遊了日本四國的栗林園和瀨戶內海”，從此結下了深厚的友誼。
郭沫若知道，既然踏上了學醫的道路，就得準備吃苦，耐勞，堅定不移地往前走。由於國事憂愁，再加上學習冒進，以致憂勞成疾，患了嚴重的神經衰弱症，頭昏腦脹，少睡眠多噩夢，記憶力幾乎喪失，真是苦不堪言，“因此悲觀到了盡頭，屢屢想自殺”，“有時候又想去當和尚”，結果是王陽明拯救了他。他是偶然買到了一部《王文成公全集》，知道王陽明是講究“靜坐”功夫的，於是產生了靜坐的念頭，立即上街買回一本《岡田式靜坐法》，由此入門，每天堅持靜坐，不到兩個星期，他的身體就漸漸複元了。
正在這時，突如其來的愛神使郭沫若的心靈得到了很大的撫慰。一位日本少女佐藤富子，不顧家庭的反對，衝破國家和民族的界限，把愛情獻給了郭沫若，甘願為中國的新生獻出自己的身心。