此時，蔡元培的舊友範源濂、袁希濤分別出任了北京政.府的教育總長和次長，範源濂上任之初，便對外表示：要“切實實行（民國）元年所發表的教育方針”。
遠在異國他鄉的蔡元培等人聽到了這些消息，高興得奔走相告。
也就在這個時候，蔡元培收到教育總長範源濂的電報：”國事漸平，教育宜急。現以首都最高學府，尤賴大賢主宰，師表羣論。海內人士，鹹深景仰。用特專電敦請我公擔任北京大學校長一席，務祈鑑允，早日歸國，以慰瞻望。”
原來，一段時間以來，浙籍人士陳介石、馬敘倫等人就一直呼籲，請蔡元培擔任北京大學校長。這也正是教育總長範源濂心中所想，主管北京大學的專門教育司司長沈步洲也極力促成此事。但是，北京大學校長一職地位顯赫，任命權在國.家.元.首，範源濂遂請示大總統黎元洪。
爲了取得黎元洪的同意，範源濂可是動了一番腦筋，準備了一大堆說詞；實在不行，他甚至想拿辭職相挾。
誰知，見到黎元洪後，沒等他說話，就聽黎說：“範總長，我知道您這麼急找我是爲的什麼事？”
沒等範源濂開口，黎元洪擺了擺手說：“是請我們的翰林大人蔡孑民當北大校長吧？”說着，拿出一張蓋好大印的任命交給範源濂，“範總長，副署後就可以發表了。”
一直到從總統府走出來，範源濂，好像都沒搞明白怎麼回事。只是有些後悔，沒能當面謝謝總統。於是，便有了他發給蔡元培的電報。
蔡元培其實對黎元洪沒有太多的好感。
1911年11月28日，蔡元培應陳其美之邀從德國返回滬。回國後沒幾天，12月2日南京光復後，同盟會與各省在上海的代表醞釀推舉革命軍的大元帥，籌組革命臨時政府。蔡元培是同盟會元老，自然參與其中，並積極協調各方意見。黎元洪當時是大元帥的人選之一。
在確定人選的時候，一些同盟會代表告訴蔡元培，黎元洪本人實際上是被士兵們逼迫參與首義的，而且私下還與袁世凱的北洋勢力有牽連，認爲黎當大元帥不妥。有人還給蔡元培繪聲繪色的講了“牀下督軍”的傳聞。蔡元培信還是沒信，不得而知，反正在籌備大會上，蔡元培提名黃興做大元帥，各省代表一致表示贊同。
會議上，率直的章太炎當場站了起來，說黎元洪無論如何也是參與了革命首義的有功之臣，影響重大，不可辜負。大家遂舉黎元洪爲副元帥。
而後來因爲武昌方面的反對和首義地位之重要，最後還是黎元洪當了大元帥。
蔡元培對黎元洪印象很一般，但黎元洪對蔡元培的印象卻特別好。他就任大總統，特別想改變黨同伐異、軍人干政的風氣，曾想任命蔡元培爲浙江省長。而浙江的鄉紳們，也有意推舉蔡元培爲浙江督軍。因此事牽扯問題過於複雜，黎元洪的這個想法沒能實現。
1916年7月12日，黎元洪任命範源廉主管民國的教育部。這時，社會輿論紛紛呼籲整頓北京大學，黎元洪首先想到了蔡元培。
蔡元培在任教育總長期間，主持制定了中國第一個西方化的新學制“壬子癸丑學制”，以及將京師大學堂改爲北京大學等驚世之舉，給黎元洪留下的印象很深，蔡元培當教育總長的讚揚之聲，他不會聽不到。
1916年12月22日，蔡元培攜眷應召於大風雪中回到北京。大總統黎元洪接見了蔡元培。隨後，北京政府教育部奉大總統令，於12月26日正式任命蔡元培爲北京大學校長。
蔡元培走馬上任後，面臨着教育經費的困難。黎元洪聞知後，先從自己做起，壓縮總統府預算、自減薪水，由袁世凱規定的每年192萬元減爲每年57萬元，擠出資金扶植教育。
在接見蔡元培時，黎元洪曾與蔡討論女子參政問題。
黎元洪說，有人以婦女程度不夠爲由反對。蔡元培則反駁這種說法，他認爲應該只問婦女參政該不該，不能問她們程度夠不夠，縱然不夠，也可用教育補足，不能剝奪其權利。
黎元洪聽了後點頭贊成。
應該說，蔡元培到任後對北大進行了大刀闊斧的改革，沒有黎元洪的大力支持，也是很難實現的。
經過這一次的交往後，蔡元培對黎元洪的印象應當大有改觀。
蔡元培就任北大校長半年後，因發生“張勳復辟”的政治危機，黎元洪下野，蔡元培曾隨之宣佈辭職。只是，在復辟鬧劇流產後，蔡元培於當月重返了北大。
早在1862年，清政.府便在總理衙門設立了京師同文館。同文館的設立是我國創辦新式學校的開端，也是北京大學的雛形。
1896年6月，刑部左侍郎李端芬在給清政府的《請推廣學校折》中，第一次正式提議設立“京師大學”。1898年初，隨着變法維新運動日益發展，康有爲在《應詔統籌全局折》中再次提出：“自京師立大學，各省立高等中學，各府縣立中小學及專門學。”
1898年6月，光緒帝頒佈《明定國是詔》推行“戊戌變法”，詔書中強調“京師大學堂爲各行省之倡，尤應首先舉辦”。7月3日，光緒帝批准了由梁啓超代爲起草的《奏擬京師大學堂章程》，正式創辦京師大學堂。並任命吏部尚書、協辦大學士孫家鼐爲首任管理大學堂事務大臣（管學大臣），許景澄任中學總教習，美國傳教士丁韙良任西學總教習。
9月21日，慈禧太后與守舊派發動戊戌政變，百日維新失敗。但是，京師大學堂得以保留。
京師大學堂是當時中國最高學府和最高教育行政機關，也有學者認爲是中國近代正式設立的第一所新式大學。京師大學堂的建立在中國近現代史上具有劃時代的意義，標誌着中國近現代高等教育的開端。
京師大學堂也就是北京大學的前身。
1900年，義和團運動爆發，京師大學堂遭到破壞。8月3日，清政府下令停辦京師大學堂。
1902年12月，清政府委任吏部尚書張百熙爲管學大臣，責成經理京師大學堂，京師大學堂得以恢復。吳汝綸和辜鴻銘任正副總教習，嚴復和林紓分任大學堂譯書局總辦和副總辦。創辦於1862年洋務運動期間的京師同文館也併入大學堂。12月17日，京師大學堂舉辦開學典禮。根據學制，不同程度的畢業生分別授給貢生、舉人、進士頭銜。
1903年，增設進士館、譯學館及醫學實業館。
1904年，京師大學堂管學大臣改爲總理學務大臣，負責統轄全國學務，並另設京師大學堂總監督，專管京師大學堂事宜。京師大學堂統轄全國教育的職能因此分離，成爲單純的高等學校。
同年，進士館開學，招收了中國歷史上的最後兩屆科舉進士，即癸卯科（1903年）進士80餘名和甲辰科（1904年）進士30餘名入學。並選派首批47名學生出國留學，開中國高校派遣留學生之先河。
按照1903年的癸卯學制規定，京師大學堂畢業生可以授予進士頭銜並獎勵翰林院編修、檢討等官職。因此，大學堂在當時成了各種失意官員、舉貢生監尋求出身的地方。
這時的京師大學堂裏，仕學館、進士館的學生均帶有聽差。每到上課時間，各房中便響起一片聽差“請大人上課”的聲音，然後由聽差把筆、紙、墨、硯及茶水、煙具送到講堂。下課時，聽差又來“請大人回寓”，學生大人拍拍屁股便走，由聽差在後面收拾雜物。上起體育課來就更熱鬧了，操場上時不時傳來“大人，向左轉”“大人，向右轉”的喊聲。
1905年，清政府下詔廢止科考制度，國子監停辦時，一批未畢業的學生直接進入京師大學堂學習。這時的京師大學堂即成爲中國唯一官方最高學府和官方教育行政機構。因此，很多人認爲京師大學堂是中國太學的正統繼承者。
1905年4月30日，京師大學堂舉辦了第一次運動會，校方特別強調開運動會的目的是培養青年“臨事不辭難，事君不惜死”的精神。在這次運動會上，還要運動員一再高呼“皇太后聖壽無疆，皇上聖壽無疆”等口號。
1910年京師大學堂開辦分科大學，共開辦經科、法政科、文科、格致科、農科、工科、商科七科，設十三學門，分別是詩經、周禮、春秋左傳(經科)；中國文學、中國史學(文科)；政治、法律(法政科)；銀行保險(商科)；農學(農科)；地質、化學(格致科)；土木、礦冶(工科)。
這時，一個近代意義的綜合性大學初具規模了。
到了1912年5月4日，當時中國的最高學府、也是中國最高教育行政機關的京師大學堂改名爲北京大學，這正是在蔡元培領導下的教育部推動下進行的。中國近代啓蒙思想家和教育家嚴復出任改名爲北京大學後的第一任校長。
北京大學是新文化運動的中心和五四運動的策源地，最早在中國傳播馬.克.思主義和科學、民主思想，是創建中國.共.產.黨的重要基地之一。
長期以來，北京大學始終與中國和中國人民共命運，與時代和社會同前進，恰如蔡元培先生所言：“大學者，囊括大典，網羅衆家之學府也……此思想自由之通則，而大學之所以爲大也。”