1917年7月，胡适从美国学成回国，其时胡适并未获得哥伦比亚大学博士学位，但蔡元培为了让胡适进入北大不惜帮其伪造学历。
1917年7月3日，蔡元培在北大发表热情洋溢的就职演说的余热未散，就向黎元洪总统提出辞职了，措辞委婉，但动因沉郁，那就是抗议张勋复辟。
1917年10月，民国六年，蔡元培50岁时，主持教育部召开北京各高等学校代表会议，讨论修改大学规程，北京大学文科提出废年级制，采用选科制的议案，会议议决通过，决定在北大试行。北大选科制规定每周一课时，学完一年为一个单位，本科应修满80个单位，一半必修，一半选修（理科酌量减少），修满即可毕业，不拘年限；预科应修满40个单位，必修占四分之三，选修占四分之一。选修科目可以跨系。
1918年，他更明确地指出：“大学为纯粹研究学问之机关，不可视为养成资格之所，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。”
1918年5月22日，蔡元培为“中日防敌军事协定”反对政府变相卖国，又向大总统提出辞呈。
1918年11月16日，民国七年蔡元培51岁时，“一战”刚结束，在天安门前组织集会庆祝，发表题为《劳工神圣》的演讲，鲜明提出要“认识劳工的价值”，并喊出了“劳工神圣”的口号。
1919年，蔡元培在北京大学废除科，改原隶属于科的学门为系，设立14个系，废学长，设系主任。原来的文、理、法三科分别改称第一、二、三院，仅作为各系所在地区的标志（因原来三科分布在不同地区），不代表一级机构。
1919年5月8日，五四运动爆发后，蔡元培为抗议政府逮捕学生，于5月8日提交了辞呈。并于9日离京。1919年5月13日，北京各大专学校校长向政府齐上辞呈，支持蔡元培。
1919年6月15日，在他发布的《不愿再任北京大学校长的宣言》中说：“我绝对不能再作不自由的大学校长：思想自由，是世界大学的通例。后由于北大师生极力挽留，蔡元培答应只做北大师生的校长。
1920年初，蔡元培与李石曾、吴敬恒，利用庚子赔款，创办中法大学于北京。蔡元培任校长。1920年2月，蔡元培下令允许王兰、奚浈、查晓园3位女生入北大文科旁听，当年秋季起即正式招收女生，开中国公立大学招收女生之先例。
1920年5月，蔡元培聘任地质学家李四光出任北京大学地质系教授，邀著名作家莎菲回国任北京大学文学教授，8月，聘鲁迅为北京大学讲师。1920年年底，被北京大学派遣去欧洲考察。与法国里昂市长赫礼欧（Herriot），里昂大学医学院院长雷宾（Lepine）等，合作设立里昂中法大学协会，决定在里昂成立中法大学。
1923年春，不满北洋政府教育总长彭允彝破坏法制的行为，提出辞职，离京南下。秋间转赴欧洲，从事研究和著述，并参与要求英、法等国退还庚子赔款兴办教育事项。1924年1月在国民党第一次全国代表大会上，经孙中山提名，当选为候补中央监察委员。1926年初回国。在上海参加苏浙皖三省联合会，配合北伐战争，策划三省自治运动，遭孙传芳通缉。
1927年起，在南京国民政府任大学院院长、司法部长和监察院长等职。1927年3月28日，蔡元培任国民党中央监察委员会会议主席，对吴稚晖提出的弹劾共产党表示附议，主张“取消共产党人在国民党之党籍”。4月2日，蔡元培再次担任主席，蔡元培再次附和吴稚晖关于弹劾共产党的文告，并拿出了《共产党祸党证据及共产党在浙祸党之报告》。国民党南京政府成立后最初两年内，蔡元培在政治上仍然站在蒋介石一边，支持“清共”。
但与其他人不同的是，在清党的实施过程中，他不支持滥杀，而是希望将这种政治上的弹压行动纳入比较规范的法治范围，即同意清党但反对杀人。在清党的初期，蔡元培就曾对浙江清党委员会的草菅人命提出了严厉的批评，并要求在清党中必须执行三条原则，而且出面营救过可能遭国民党逮捕的共产党人和革命青年。为劝阻南京国民党当局滥杀行为，蔡元培曾专门撰文劝告国民党当局继承孙中山的高尚人格，以德服人，停止滥杀。
之后一段时期，蔡元培把精力主要放在组建中央研究院上，他出任中央研究院院长，开始专注国家民族的文化教育和科技事业，并相继辞去了其他职务。“九·一八”事变后主张抗日，拥护国共合作。1932年，与宋庆龄、鲁迅等发起组织中国民权保障同盟，积极开展抗日爱国运动。曾电救杨开慧烈士，援救许德珩等爱国民主人士，营救丁玲、朱宜权等共产党员。
1933年，蔡元培倡议创建国立中央博物院（今南京博物院前身），并亲自兼任第一届理事会理事长。抗战爆发初期，蔡元培与厉麟似、胡愈之等上海文化界知名人士联合组织成立了上海文化界救亡协会，积极组织发动文化界人士及民众投入抗日救亡运动。此外，蔡元培还与厉麟似等上海文化界救亡协会的创始成员联合全国各大高校校长、教授联合发表长篇声明，揭露日军蓄意毁灭中国教育机关的罪恶暴行，并组织救亡协会下设的国际宣传委员会扩大对外宣传，争取世界各国人