他还转引一位法国教育家的话说：“此后国家之生存，必须全体国民同时具备此两面之资格而后可。故此后教育家之任务，在发见一种方法，能使国民内包的个性发达，同时使外延的社会与国家之共同性发达而已矣”。蔡元培说：知为知识，属智育范畴；情为感情，属美育范畴；意志的表现是行为，行为属于伦理，是德育的范畴。所以完全人格的养成需通过实施德、智、体、美四育和人生观、世界观教育来实现。蔡元培提出的民国教育方针，正是包括这五个方面。即：军国民教育(体育)、实利主义教育(智育)、公民道德教育、美育和世界观教育。就五育各自的任务来看，他认为前二者是“强兵富国之主义也”。由于我国强邻交逼，亟图自卫，历年丧失之国权，非凭借武力，势难恢复；在国内则要避免军人专权，所以“军国民教育者，诚今日所不能不采者也”。“今之世界，所恃以竞争者，不仅在武力，而尤在财力”。“我国地宝不发，实业界之组织尚幼稚，人民失业者至多，而国甚贫，实利主义之教育，固亦当务之急者也”。国富兵强还要有公民道德教育解决强凌弱、智欺愚，贫富悬绝，资本家与劳动家血战之惨剧，所以要有公民道德教育。公民道德教育的内容为自由、平等、友爱。“所谓自由，非放恣自便之谓，乃谓正路既定，矢志弗渝，不为外界势力所征服。孟子所称‘富贵不能淫，贫贱不能移，威武不能屈’者”，古之所谓义；“所谓平等，非均齐不相系属之谓，乃谓如分而与，易地皆然，不以片面方便害大公。孔子所称‘己所不欲，勿施于人’者”，古之所谓恕；所谓友爱“即孔子所谓’己欲立而立人，己欲达而达人’，张子所称‘民胞物与’者，是也”，古之所谓仁。蔡元培认为：上述三种教育的任务，都是以解决现世幸福为目的，所以隶属于政治。但现世之幸福，临死而消灭。“人而仅仅以临死消灭之幸福为鹄的，则所谓人生者有何等价值乎？”杀身成仁，舍身取义，舍己为人，为.科学为事业而献身等等还有什么意义呢？所以还要进行世界观与人生观的教育，认识世界的本性，破除人我之差别，幸福之营求，而达到与万物浑然一体的境界。进行世界观教育，美育是最好的途径。由于美感的普遍性与超脱性，在现象世界即人所生存的物质世界中，由于离合生死祸福利害而产生的爱恶惊惧喜怒悲乐之情在美术中除了美感外都不存在了。通过美感可以达到对于现象世界无厌弃亦无执着，对实体世界即超脱物质的精神世界，非常渴慕而渐近予领悟，达到对世界本性的认识。蔡元培认为在知情意三者之中，“意志为人生之主体”，因为“我们是做人，自然行为是主体。”。
所以五育中德育是最重要的，养成健全的人格是教育的目的。但是道德的判断，别善恶，须要有科学的认识辨是非，感情的修养分美丑，所以在教育中科学和美术是主要的内容。他称科学和美术是新教育之要纲。在教育方法上蔡元培提出：“与其守成法，毋宁尚自然；与其求划一，毋宁展个性”。蔡元培的完全人格教育思想，特别是后来他在德、智、体、美四育的进一步具体论述上，有许多精辟的见解。
不过蔡元培不是历史唯物论者，他的完全人格教育是以康德的二元论哲学，资产阶级人性论和社会政治学说为基础的，特别是他想通过完全人格教育，以教育为手段来改革社会，在当时是不能实现的愿望。
1912年9月蔡元培再次赴德国学习，入莱比锡大学听课，并在兰普来西教授主持的文明史与世界史研究所进行研究。1913年短期回国后，决定再赴欧洲研究学术，是年10月抵法国巴黎。
蔡元培留法期间正值第一次世界大战爆发，因此，1914年迁至法国西南地区的都鲁士及罗埃。在这段时期他在促进留学教育和华工教育方面作了许多工作。他认为：“一民族之文化，能常有所贡献于世界者，必具有两条件：第一，以固有之文化为基础；第二，能吸收他民族之文化以为滋养料”。而吸收欧洲文化的捷径“舍游学以外，无他道也”。他又从整个国民生计和社会进步着眼，提出大战期间向法国输出华工有三大好处：一可以扩张生计，“不惟国中可以减少无业之民，而他日殖产兴业，尤大裨于祖国”；二可以输入实业智识，国内工业的发展，“非徒恃有少数之工学士，而亦恃多数工人均有工业上普通智识”，“将来回国以后，转相授受，必能使工业常识普及于人人”；三可以改良社会，“法人之思想自由，甲于世界”，“活泼进取”，我国工人“生活于彼国工会中，耳濡目染，吸取所长，他日次第归国，必有以助社会教育之进行，而大减阻力”。所以蔡元培积极支持留法勤工俭学活动。1915年6月与李石曾、吴玉章、吴稚晖等人在法组织勤工俭学会，并积极向各省提议派遣华工赴法，为在法华工编写《华工学校讲义》四十篇。1916年3月与吴玉章、李石曾、汪兆铭等联合法国学者、名流发起组织“华法教育会”，以”发展中法两国之交通，尤重以法国科学与精神之教育，图中国道德智识经济之发展”为宗旨，被选为中方会长。
蔡元培不仅提倡留学，他对如何吸收外国文化也提出了中肯的见解。他说：“吸收者，消化之预备。必择其可以消化者而始吸收之。食肉者弃其骨，食果者弃其核，未有浑沦而吞之者也”。所以应“审慎于吸收之始”。欧洲文化固有许多可以吸收的，但也有不好的如“政潮之排荡，金力之劫持，宗教之拘忌，率皆为思想自由之障碍”，是不可吸取的。所望于留学生者，“必须以‘我’食而化之，而毋为彼所同化”。在法期间蔡元培编辑《哲学大纲》，撰写《康德美学述》等着述。1916年9月接当时教育总长范源濂电，促归任北京大学校长。
1916年11月蔡元培归国，12月24日被任命为国立北京大学校长，翌年1月到校视事。当时的北京大学继清末京师大学堂读书作官的遗风，守旧顽固，一些学生追逐利禄不重学业，作风散漫，生活腐化。蔡元培是抱着为国育才和改革教育的决心而就任的。他说：
“觉北京大学虽声名狼藉，然改良之策，亦未尝不可一试，故允为担任”。到校之后即着手于改革北京大学。
蔡元培主要从四个方面进行改革：
首先，在培养目标和办学方针上蔡元培提出“大学者研究高深学问者也”，而不是造就“官”的场所，更不是升官发财的阶梯。他向学生指出：“诸君须抱定宗旨，为学术而来。入法科者，非为作官；入商科者，非为致富”。大学生应以研究学术为天职，不当以大学为升官发财之阶梯。不可把大学视为养成资格之所，亦不可视为贩卖知识之所，学者当有研究学问之兴趣，尤当养成学问家之人格。根据这个目标，蔡元培提出了着名的办大学的方针：囊括大典，网罗众家，兼容并收。囊括大典重点在对待古今中外学术的态度。他认为大学对古今中外的学术都应研究，所以很重视图书馆的建设，认为典籍满架，自可旁稽博采。网罗众家，重点在广收人才，并且能恰当的任用，不论资排辈，不求全责备，不问思想派别，只问学问才能。蔡元培深知没有一支高水平的师资队伍，就不可能办好大学。所以，他聘请了一批国内知名的学者来北大任教，如文科请陈独秀任学长(文学院院长)，理科请夏元任学长，教师有鲁迅、李大钊、胡适、钱玄同、刘半农、李四光、翁文灏、冯祖荀等，改变了北大的教学面貌，转变了学生读书作官的错误观念。兼容并收，重点是指对学术研究的态度。
他认为学术自由是“思想自由之通则，而大学之所以为大也”。对于学生来说，可以不以一家之见为是，能够在教师不同的学派中有所选择，也可以开展自由的研究。大学不可有专己守残之习。在北京大学，各派学者可以自由讲学，形成了北大特有的宽宏博大的学风。
其次，在教学内容上，蔡元培认为大学生应具有广博和比较全面的知识，有独立研究和应用于实际的能力。蔡元培不满当时重实科不重理论的偏向，十分注重基本理论的研究。他以为在培养人方面“学”与“术”可以分途，大学重点在理论研究，专门学院重点在应用科学。他主张学文科者不可不兼理科，学理科的也应该兼习文科。
为此他调整系科，把工科分到北洋大学，商科停止招生，改变原北大文、理、法、商、工并立而没有重点的局面，把北大办成以文理两科为《就任北京大学校长之演说》，《蔡元培教育文选》，第22页。
主的综合性大学。为扩大学生的知识面，废门改系，在北大设十四个学系。在教学制度上改学年制为学分制，实行选科制。
第三，蔡元培认识到改革教育的关键在师资队伍。北大文科原来是旧文化的堡垒，顽固守旧，故步自封。所以改革首先从文科下手，请新文化运动的主将陈独秀任文科学长，聘请一批新派教师，使北大一变而为新文化运动的主力。
第四，在学校管理方面，蔡元培改革了旧北大官僚机构衙门式的管理办法，设立由教授组成的评议会，为学校的立法机构。评议会成员、教务长、各系主任均由教授选举产生，实行民主管理。
此外，为提高学术水平，蔡元培在北大大力提倡科学研究，筹设各科研究所，发行《北京大学月刊》为进行学术交流的阵地。北京大学还首先招收女生，采用白话文讲义，规定用祖国语言教学，重视德育，提倡美育，最先将体育列为正式课程，鼓励学生参加社会活动，提高服务社会的能力等。
蔡元培对北京大学的改革，不仅使北大成为全国着名的大学，而且对我国大学教育的发展有着重大影响。北京大学的一些措施如学系制、选科制、学分制、设评议会等在1922年学制中都作为制度肯定下来。
蔡元培任职北京大学期间，正是“五四”新文化运动蓬勃发展之时。蔡元培支持新文化运动，称新思潮是来势勇猛冲决旧习惯的洪水。他支持并参与当时在新文化运动推动下组织起来的各种改革教育的团体和教育改革活动。1917年列名发起组织“中华职业教育社”。捐资支持中国科学社”，1918年被选为董事长。1919年“中华教育改进社”成立，被推为董事长。蔡元培还是中国教育工会最早的倡导者。1917年他撰写了《教育工会宣言》，虽然当时成立教育工会的愿望没有实现，但蔡元培对教师工作的正确评价和对组织工会意义的阐述都是很有价值的。
蔡元培对中国文字之学很有造诣，积极提倡注音，推广普通话，倡导白话文和改革汉字。早在清末1898年，蔡元培就曾为绍郡中西学堂蒙学印行切音课本。鉴于“教育不普及，语言不统一，实吾国今日之大患”；“欲图教育之普及，必自改良教科书始。欲改良教科书，必自改革今日教科书之文体，而专用寻常语言入文始”，1919年参与发起成立“中华民国国语研究会”。1922年8月蔡元培发表《汉字改革说》，主张可以有两种改革方式，一是完全革新的，采用拼音文字；一是用形声字上声的偏旁，实为提倡简化字的先声。为了沟通世界各民族的文化，增长各国民族间的谅解及和平友善的感情，年蔡元培还与吴稚晖等联名发起筹办中国世界语学院，提倡在小学和师范学校中教授世界语。
1922年9月北洋军阀政府教育部根据全国教育会联合会改革学制的提议，召开学制会议。蔡元培被推为主席，主持了这次可以说是“五四”时期教育改革的综合成果的“新学制”的制定。在这前后，蔡元培也提出了自己对各级各类教育和学校制度的意见。蔡元培认为应该十分重视基础教育。他说：“普通教育和职业教育，显有分别：职业教育好像一所房屋，内分教室寝室等，有各别的用处；普通教育则象一所房屋的地基，有了地基，便可以把楼台亭阁等，建筑起来”。“可是我们要起盖房子时，必得先求地基坚实，若起初不留意，等到高屋将成，才发见地基不稳，才想设法补救，已经来不及了。”
“若在中小学内，并没有建筑好基础，等到自悟不够时，再要补起来，那就很不容易了”。所以他在1922年2月发表的《全国教育会联合会议决之学制系统草案评》中提出，他不赞同中学文理分科，理由是这样会降低学生的文化水平。又主张中学采用四、二制，加强初中教学打好基础。他对中学选科制也持不同意见。他认为：“现在学校多实行选科制，但这种制度只能行于高等以上的学校，并且学生只有相对的选择，无绝对的选择，除必修科以外的科学，才有选择权。”
而且所选科目还须要教员认定，“普通教育不能进行选科制，只可采用选科精神。”关于幼儿教育，蔡元培主张从胎教作起，要建立幼稚园对幼儿进行教育。因为如在家庭中成长，“为父母者未必解教育之理，一也；囿于职务而无暇为教育子女之准备，二也；家庭之习惯，在成人行所无事，而或有害于儿童之心理，三也。”蔡元培在支持参与新文化运动，力主建设新教育的同时，对袁世凯、北洋军阀政府和一切反对革新的守旧派作了坚决的不妥协的斗争。早在1911年蔡元培就看出袁世凯的野心：“彼之出山，意在破坏革命军，而即借此以自帝”。1913年7月蔡元培与吴敬恒、张继、汪兆铭等在上海创办《公论》晚报鼓吹讨袁。袁世凯倒台之后，蔡元培着文指出：“袁氏之罪恶，非特个人之罪恶也，彼实代表吾国三种之旧社会：曰官僚，曰学究，曰方士。畏强抑弱，假公济私，口蜜腹剑，穷奢极欲，所以表官僚之黑暗也；天坛祀帝，小学读经，复冕旒之饰，行拜跪之仪，所以表学究之顽旧也；武庙宣誓，教院祈祷，相士贡谀，神方治疾，所以表方士之迂怪也。今袁氏去矣，而此三社会之流毒，果随之以俱去乎？”锋芒仍指向袁世凯所代表的旧思想、旧势力。蔡元培坚决反封建主义的立场，和他的教育改革活动，遭到守旧派的激烈反对。他们的代表人物之一林纾出面攻击北京大学“覆孔孟、铲伦常”，“尽废古书，行用土语为文字”；攻击蔡元培是“凭位分势利而施趋怪走奇之教育”，并以教训的口吻要他“守常”。蔡元培对此给予公开的据理驳斥，这就是1919年4月发表的着名的《致〈公言报〉并答林琴南君函》，并且断然将助林琴南发布文章，屡次通信于京沪各报，传播无稽谣言，毁坏学校声誉的学生张厚载开除学籍。
918年第一次世界大战结束，蔡元培和当时一般资产阶级、小资产阶级知识分子一样，把大战的结束看成是“公理”战胜了“强权”，希望以此为契机能废除不平等条约，争得民族的自由与独立。