明治维新给日本带来的变化，对中国的革新人士有着很强的示范作用，中国的立宪运动和戊戌变法在很多的方面都是效法日本的明治维新。日本在很长时间里，也是国人新思想、新观念的重要策源地。
这次游学，蔡元培原本打算，用一个月的时间到日本各地考查与学习，但因故而提前回国。
“那时候，我国留日学生，竞唱各省分途革新的方案，各省留学生分出杂志，如《浙江潮》《新湖南》等等。《浙江潮》的主笔，是海宁蒋君百里与诸暨蒋君伯器（蒋观云之子），同学陆军，成绩优异，有‘浙江二蒋’之称。”
从蔡元培的这段回忆中可以看出，他所看重的还是当时的“新媒体”（即杂志）、“新人物”（蒋百里、蒋伯器）、“新思潮”（革新思想）。蔡元培本来就是抱着救国的思想到海外游学，这些爱国、救国、变革、斗争的热潮自然深深地感染着他。
蔡元培游学日本期间，吴稚晖带领一批中国学生到达日本，请求中国驻日使馆为他们联系日本军事学校，屡遭公使蔡钧托词拒绝，双方矛盾加剧。
最后，吴稚晖带领学生们留在使馆，声称公使不答应他们的请求就不离开。双方僵持的时候，使馆干脆叫来日本警察，拘留了吴稚晖，遣散了其他学生。
紧接着，营救吴稚晖便成为中国留日学生的重要活动。当探知日本警方将递解吴稚晖出境后，大家想到的最好的应对之策，就是能有熟悉中国北方情形的人自愿与吴同行，以便随时援救。
蔡元培虽然希望在日本好好游历一番，但在大家需要帮忙的时候，他马上放弃了接下来的行程，主动提出愿与吴稚晖同行。
结果，日本警察将吴稚晖押解到前往中国的轮船上以后，便不再过问。蔡元培与吴稚晖顺利回到了上海。
这便是蔡元培的第一次海外游学。
从日本归来不久， 就发生了南洋公学退学的风潮。
这所学校在课程的设置在当时虽特别先进，但校政管理仍笼罩在封建专制的固执和傲慢之下。尤其是有些教员思想很守旧，还是用过去私塾里那一套对待学生。而学生方面日益受新思潮的熏染，已经在很大程度上萌发了自由自主的意识。这种观念的反差，终于在一次偶然事件中发展成为公开的抗争。
11月中旬，第五班学生误将一瓶墨水放置在讲桌上。国文教习郭某发现后严厉追查，并处罚了无辜学生，激起全班学生的愤怒，一致要求校方辞退郭氏。校方反以“聚众滋事”的罪名，无理开除了全班的学生。此行激起了包括特班在内的全校二百多名学生的强烈不满，大家相约全体退学。
蔡元培同情学生，曾向学校当局交涉，希望能改变无理的决定。但有人说学生此举就是因为他平素提倡民权思想所致，在此情况下，蔡元培只能愤然辞职。
随后他将一部分退学的学生组织起来，征得中国教育会同人的赞同和支持后， 募集款项，聘用义务教员，创办起了爱国学社。
他被推举为学社的总理，也就是校长，该学于1903年初正式开学。
爱国学校的成立，是蔡元培为新教育奔波多年之后，相对独立创办起来的一个教学实体。在这里，他总算可以自主的贯彻自己的教育救国主张了。
而随着一批反清志士的加入和客观形势的推动，蔡元培这位儒者也就开始了革命的生涯。
20世纪初的上海。作为中国近代发展最快的通都大邑，常能独得风气之先。十里洋场本就鱼龙混杂，信息灵便。 戊戌变法失败后，国内很多仁人志士聚集于此各展宏图。海外反清力量于庚子事变之后气势也越来越强盛，凭借沪上的租界，联络同志，开展活动。
这一时期，忧国的中国精英分子们纷纷走上了暴力推翻满清政权的道路，革命成为风尚。
这些志士们都以为，非颠覆满清政权不能从根本上解决中国的问题。其时，在世界范围内，民族主义、无政府主义的暗杀活动正风靡全球，这同样也被当时中国的热血青年奉为最时髦、最便捷、最有希望推翻一个破落王朝的不二之法。
当时中国的革命党人，在日本的留学生如徐锡麟、秋瑾、汪精卫、任鸿隽、鲁迅等都曾纷纷投身到这股激流飞溅的大潮之中。
这时的蔡元培，英雄豪情丝毫不输于这些革命家们。但是，他比这些年轻人多了一份成熟和周详。
蔡元培主持的爱国学社，其活动主要集中于1903年的上半年。
爱国学社有意仿效日本西乡隆盛等人当年的办学宗旨：“重在精神教育”。以灌输民主主义思想为自己的主要任务。
蔡元培主讲伦理学，在讲课中大力提倡民权、女权，"公言革命无所忌"。
他把返乡闭门著书的章太炎请来教国文。
章太炎在作文课上命学生们各作本人的《本纪》一篇。"本纪"是中国正史中专门记载帝王生平和国家大事的一种体裁，章太炎让学生们自书《本纪》，以示对封建君主专制的蔑视。有的学生在《本纪》中述及自己由保皇到革命的思想转变过程，章太炎便用自己摆脱束缚的体验来鼓励他们。
吴稚晖授课时则用严复译的《天演论》作为课本。
学社最富特色之处是学生自治制度。学生在校内享有很大的权利和自由。住宿生实行自治制，设有评议会，监督学校行政和学生操行。
有的高年级学生还充当寻常班的教师，更促成了一种平等地氛围。学生们经常同教师一起外出参加政治活动，学社在教育上的创举和活跃的政治风气，吸引了许多青年前来就学。
爱国学社的师生还经常在社会上公开进行政治宣传。
地处静安寺路（今南京西路）之南，同孚路（石门一路）之西，旧址在今泰兴路南端，有一个曾叫做张园的所在。在上个世纪二十年代前，这块地方还不是弄堂，而是繁华上海的缩影。是那个时候公认的上海私家园林之最。是游乐场，也是体育场，能办私家茶话会，也能办公开演说。这里，人们甚至可以乘坐过山车。
张园安垲第大洋房是张园的地标性建筑，爱国学社的师生每月都要到张园安垲第演说一次。与会演说者都极力主张革命，以吴稚晖的演说最具风采。章太炎有时并不演说，只是大叫"革命，革命，只有革命"，同样博得听众们热烈欢迎。
爱国学社还附设蒙学堂，创立童子会，出刊《童子世界》。东京留日学生组成拒俄义勇队后，爱国学社社员也准备组织。恰好南京陆师学堂发生学.潮，退学学生章行严（士钊）、林砺来沪联系加入。
不久，陆师学生四十余人都编入爱国学社学籍，在校成立军国民教育会，开始进行军事操练。36岁的蔡元培脱去长衫，与学生共同操练，躬身实践其“尚武求强”的主张。
学社与其是学校，不如说是鼓动革命的机关，事实上也确为为辛亥革命培养了众多的革命战士。
蔡元培曾经回忆说：“自组织爱国学社，我已离开公学为学社教员。那时候同任教员吴稚晖、章太炎诸君，都喜言革命，并在张园开演说会，凡是来会演说的人，都是讲排满革命的。我在南洋公学时，所评改之日记及月课，本已倾向于民权女权的提倡，及到学社，受热烈环境的影响，遂以公言革命无所忌。”
又回忆说：“自36岁(1902年)以后，我已决意参加革命工作。觉得革命自有两途：一是暴动，一是暗杀。在爱国学社中竭力助成军事训练，算是下暴动的种子。又以暗杀于女子更为相宜，于爱国女学，预备下暗杀的种子。”
1904年底，蔡元培联络江浙一带的同志，一起成立了近代中国近代史上赫赫有名的反清革命组织光复会，蔡元培被推举为会长。
光复会又名复古会。1903年（光绪二十九年）冬，由王嘉伟、蒋尊簋、陶成章、魏兰、龚宝铨等人在东京酝酿。次年初又经陶成章、魏兰回上海与蔡元培商议，至同年11月，以龚宝铨组织的军国民教育会暗杀团为基础，在上海正式成立。
该会的主张除文字宣传外，更以暗杀和暴动为主要革命手段。光复会积极联络会党、策动新军，主要活动范围在上海、浙江、江苏、安徽等地。
光复会是辛亥革命时期中国的三大革命组织之一(其他两个是同盟会、华兴会)。总部设在上海新闸路仁和里，后迁三马路保安里。
光复会的入会誓词是：“光复汉族，还我河山，以身许国，功成身退！”
蔡元培的学生俞子夷回忆说：“将近寒假前，蔡师与我谈起组织问题，他提示几点纲要，嘱我起草一种章程，会名定‘光复’，以示光复我们汉族祖国之意……章程以外，有一套通信用的暗语，多以商业中词汇语句作代，例如：‘销路畅’代‘工作顺利’，‘生意不好’代‘情势不利’之类。成员亦各有一类似店号的代用姓名，例如我的代号是‘怡康’。
“更有一套相见时探询用的暗语，例如：你认识黄先生吗(是否成员)？何时认识(参加年月)？何地认识(入会地点)？问答时，必须做些手势，例如问答那一题时，右手伸中指，无名指，小指并置右膝上，问答另一题则须头向左看看。据说此种方式均是模仿会党的做法。从此等情况看，那时发起组织的光复会，是个秘密的暗杀团体。”
可见光复会在蔡元培等人的领导之下，不但有明确的纲领，而且出于革命斗争的需要建立了颇为严密的组织纪律。