五四运动迅速传遍全国，它代表了全国人民的共同呼声，得到了全国各界的支持和关切。军阀政府逮捕学生的消息传出后，各界人士纷纷抗议，上海、天津等地，以个人名义和团体名义要求释放学生的函电每日有数十起。
北京学生的爱国运动和全国的抗议使北京军阀政府十分震惊，4日晚，国务总理召开紧急会议，研究对付的办法。曹汝霖无家可归，恨得直咬牙，他极力主张对学生进行武力镇压，并且下令电报局禁止学生拍电报。
5月5日，北京学生宣布罢课，由陈独秀组织，成立了以易克、吴坚民、宋天放、李梅羹、王复生、刘克俊等为代表的学生联合会，要求释放被捕学生。
自全体学生罢课以后，直接感受苦痛的就是各校的校长，因为一方面要受什么政府的责备，一方面又要受学生的责备。所以他们连日大忙特忙，开会，写信，打电话，向教育总长说话，向国务院警察厅检察厅疏通，向学生演说，一个个都弄得筋疲力尽。蔡元培等几位大学校长开了一个校长会议，很多校长都怕事情闹大了，对学生不利。最后决定先劝学生们复课。紧接着，蔡元培就开了一个学生大会，会上，蔡元培说：“同学们，别急，我们已请王亮畴先生去保释前日被捕的学生，所以，你们最好先……”蔡元培这“复课”两个字还没说出口呢，门外突然跑进一个学生，喊着：“蔡校长，王亮畴先生取保不成，现在正在步军统领署受作弄，陈独秀先生请你赶快出主意解救。”他话音刚落，全场哗然，很多人大哭起来，喊着：“要死就大家一起死，不能就让他们三十几人替大家受过。”学生们很多就要往外跑。这时，蔡元培说：“同学们，静一静！你们再怎样也是手无寸铁，这样无组织地去，只能给政府找到借口，可能还要逮捕更多人，要哭要闹，我都支持，但看怎样才能达到目的。你们中选出两名学生代表，我们一起去政府那陈说，如果不成功，我蔡元培也无脸再当这个大学校长。只有尽力和同学们共存亡。”
听校长这么说，同学们也就都静了下来，开始选举代表，然后又派同学去各校说明了一下情况，各校一致决定，目的不达，则学生全体束身待罪，以听政府处分，断不能使少数人为众人受过。
不幸的是，校长的请愿也失败了，于是，他们纷纷递交辞呈，愿以本身待罪，徐世昌总统听说校长也来“捣乱”，大怒，对各校师生下令，严禁再进行集会、游行活动，不守约束的人立即开除。由于政府的白色恐怖，业已决定5月7日召开的国民大会被迫取消。陈独秀对此十分愤慨，他在《每周评论》上发表了《研究室与监狱》一文：
“世界文明发源地有二：一是科学研究室，一是监狱。我们青年要立志出了研究室就入监狱，出了监狱就入研究室，这才是人生最高尚优美的生活。从这两处发生的文明，才是真文明，才是有价值的文明。”
陈独秀的这段檄文，对反动政府极尽讽刺，一时间成了青年的座右铭，极大地鼓舞了学生们的士气。这篇文章传遍大江南北，全国各地纷纷来电，要求释放学生，废除“二十一条”，严惩章、曹、陆。北京政府迫于人民的压力，终于决定，释放被捕的学生。
5月7日，北京大学张灯结彩，欢迎捕去的学生们归来，李大钊看着学生们笑着闹着的情景，感慨地对校长蔡元培说：“很长时间没看到这种情形了，这是青年们本应该享受到的。”蔡元培沉默了一会，对李说：“政府不会就此罢手，守常，明天我就要离开北京了。这的事务就交给你了。”“校长，你……”蔡元培摆摆手，制止住李大钊要说的话：“政府昨天已给批下辞呈，局势不能挽回，我也累了，想休息休息。我想世人都会明白，我蔡某所做的一切，都是出于爱国。”李大钊本想再说什么但终又咽了回去。学生们的笑语不断传来，北京城已是万家灯火。“只不知这祥和能持续多久。”李大钊心里叹道。
徐世昌和国务总理钱能训正在政府大楼里进行着紧急商议。钱能训喝了一口水，慢吞吞地说：“这些学生放回去就等于是放虎归山，这以后还不更得闹啊？”徐世昌恨恨地说：“就这些学生，身在福中不知福，对他们软不得，硬不得，不过，这件事我也觉得太便宜他们了，这民乱非得国乱，必须得好好治治他们。”钱能训眼睛一转，说：“最好再把这些学生送交法庭审办，判他们一个打人放火罪，先压压他们的气焰。”徐世昌说：“主意好是好，但学生们肯定还得闹。”钱能训干笑几声说：“这还不容易，干脆一不做，二不休，一个闹抓一个，两个闹抓一双，我想学生们也不会那么傻，等事过了，再放了他们，又树立了政府的威信。”徐世昌瞅了瞅钱能训，最后，猛一拍案子说：“好，就照你说的办！”
各校还不知政府的阴谋，已经开始复课了，正在上课时，匡互生他们却收到了检察厅预审的传票，他们这才意识到，喜庆过早了。天津、上海、南京等七个城市的学生，组织成立了中国学生联合总会，5月11日，北京各大专学校教职员联合会也正式成立，和学生们一起参加爱国活动。5月13日，他们共同向北京政府提出警告，要求迅速答复所提出的爱国要求，并严惩卖国贼章、曹、陆。而与此同时，北京政府竟冒天下之大不韪，在国务会议上通过了在和约上签字的决定。
学生们忍无可忍，18日召开紧急会议，大家又聚在一起。李大钊说：“政府已经下令在和约上签字，对民意充耳不闻，倒行逆施，如果我们再忍耐，国家就真亡了。政府对留日学生被捕而不问，对北京学生的呼号而不顾，反下令逮捕、搜查，使人民如临大敌，这叫什么政府，我们不要这样的政府！”“我们仍要以游行、罢课为手段，做最后的要求和运动，但愿能得到全国的赞助。”会议决定急须实行的事有三件：一件是组织学生护鲁义勇队，做政府后援；二是四出演说；三是组织十人团。
会议后，学生们就马上行动起来，“十人团”到北京市内及附近铁路临线进行演讲，收到很好的效果，但受到政府镇压，又有两名学生被捕去。
陈独秀听到这个消息后，马上去李大钊那。“看样子，这样进行，吃亏的肯定是我们。”陈独秀说。李大钊愤懑地说：“这些作恶的人，还不仅是曹、章、陆一班人，现在的世界仍然是强盗的世界啊！”陈独秀想了想，突然眼前一亮，说：“我们可以发起提倡国货、抵制日货的活动，这样既进行了爱国宣传，也没有针对政府。”“好主意！”李大钊不禁大笑起来，“独秀，还真有你的。”
5月22日，北京大学校园内停着两辆货车，里面装的全是日货，学生们边向围观群众发送宣言书，边进行演讲，随即把日货倾倒在地上，点着了火。人们痛快地往里掷日货，有的人甚至当场就回家拿来日货焚烧。火越烧越旺，陈独秀站在人群中，和大家一样地感受着这越烧越旺的爱国之火。
但政府的压力却越来越大了。政府对于学生的种种活动无不加以注意和干涉。各校附近无不密布军警，所谓露天演讲、发散传单和发行刊物——如《五七》、《救国》之类——等等运动自然都被严厉地取缔和禁止。学生联合会虽然每日改换会议地点，亦屡次为政府所探知而施行强迫的解散。什么请愿书虽然再三地向政府送去，哪里能够值得他们一顾呢！到了5月30日，向政府自告奋勇的代理教育总长袁希涛竟下了一道限学生于三日以内一律上课的训令。到了5月31日，徐世昌的禁止集会演讲和宣布戒严的命令更堂而皇哉贴到各校的门口。6月1日，北京下了两道命令：一道为表扬被民众所指责的章、曹、陆，一道取缔学生的一切爱国活动。这加倍激起了学生群众的愤怒。
6月1日学生联合会就有2日起再行分队出外举行露天讲演的决议，并且决定：如果2日出外演讲的完全被捕，次日就加倍再出，3日又完全被捕，4日就全体齐出。这就是所谓六三运动的酝酿期间。
6月2日上午9时，各校合计有二千人士的演讲员各把一面小旗藏在袖口里，陆续地一个一个地偷出校门口，因为这时各校门口都有军警看守，不能整队齐出。行到各热闹的街口当中就揭出袖中所藏的旗帜，号召听众，并且立地讲演起来。因为这种办法已超出军警的预想以外，并且人数很多，当地的警察虽然照例上前干涉，终究很少效力。但这样地不把政府的戒严令当一回事，在军警方面自然觉得太过不去，直到下午3点钟的时候，无聊的步军统领衙门和警察厅只得下令捕人，于是同时被捕的有46人之多。北京大学法科就变成临时的监狱！不过这次被捕，完全在大家意料之中，当然大家没有特别惊慌的地方。虽然当夜谣传被捕去的学生均遭枪毙，而3日上午加倍出发的讲演员却依旧鼓起精神，分途出发。一时北京市上差不多没有一条胡同没有立地演讲的学生，同时却也没有一条胡同没有干涉演讲和逮捕演讲学生的警察。被捕的学生初由各地的警察押送到各警察分局分所，而那些学生就在各分局分所对着看守的警察演讲起来，讲演的学生大都“垂泪而道”，而听讲的警察亦大都“掩面而泣”！甚至于有深表同情于学生而大骂那些卖国贼段、徐、曹、章辈的。后来步军统领衙门即分派大批马队步队协同警察，再由各分局分所静悄悄地把所有被捕的学生一律解送到北大法科和理科管押。在被解送的时候，学生依旧沿途大呼：“抵制日货！”“惩办国贼！”甚至于有大呼“大家起来革命”的。遇着从学校出来打听消息的同学即彼此大呼什么“中华民国万岁”，什么“前进”，什么“死呀！”“死呀！”“你们先去呀！”“我们就来呀！”一片激昂慷慨，淋漓悲壮的声音，真个把北京城里闹成了一个鬼哭神号的世界！这时对于被捕的学生特别表同情示敬礼的，就是那些特别出来参观的美国教员，因为他们一遇着被押解的学生即立在道旁举手示敬，而这些狂呼大喊的被押解的学生在脱帽还礼的时候益觉勇气百倍；因此引出了美国教员不少的热泪，同时道旁的行人却也有不少所见流泪的。等到被解送的学生继续进了法科或理科以后，大家虽然饿了10个钟头，但因为在里面看守的军队为大家的沉痛演说所感动，对于被看守者在法科理科范围以内的行动完全不加干涉，各人不但不觉到有什么恐惧与苦痛，而且立刻又在里面组织一个被捕学生联合会。这个组织差不多和原有的学生联合会的组织一样，不过评议部和干事部的职员都由各学校学生按照每校几人的规定自行推出，所以到了3日的晚上，在法科被看守的几百人就把所谓评议部和所谓干事部所有的交际股、庶务股、会计股、纠察股、卫生股等都组织得完完全全，一切事情都有专人负责，不但秩序井然，而且食宿的问题也能设法解决了。这时大家所不放心的就是明日各校学生全体出发的事情是否能够实现；大家最希望的就是北京商界能够罢市，京外的各界能够予大家一点声援。
各校留在校内的学生自见3日出外演讲的同学悉数被捕，固然明知军警监视学校愈加严密，不容易全体走出校外，但为免除良心上的痛苦起见，只得各人携带自己被褥，死力冲出。果然全体携带行李冲出以后，军警即蜂也似的上前阻止了。但是全体学生挟破釜沉舟之势向前猛进，并且用着慷慨激昂、恳切沉痛的态度向着军警们演说，军警的良心已经发生一种说不出的悲哀和惭愧，哪里再有力量来阻止学生们不去呢？所以4日军警方面所持的态度，也和3日两样，因为他们3日若见演讲的学生即尽数捕去，4日却只极力苦劝，甚至于有跪地哀求学生们不要再出外演讲，绝对也不再捕人了。所以4日出发的学生反能够很自由地在一切热闹的地方向一切听众把平日所不能说不敢说的话都任意地说出来。但是他们一面演讲，一面却都向着北大法科理科走，因为一则可以就近探听昨日被捕同学的消息，一则可以从声势上表示一点胜利，以安慰安慰他们的沉闷。后来都能达到目的，很平安地各回学校去了。
“六·三”以后，北京的学生仍在坚持斗争。但学生运动的中心已转移到了上海。上海学联一面发出急电为北京学生呼吁，一面发动学生上街演讲，并挨户动员商人罢市。
在学生的积极推动联络下，上海的商人举行罢市。6月5日，全市各业大小商店、影院、饭店、银行等都停止营业。许多商店门前贴着“商学一致”、“挽救学生”、“罢市救国”、“不除国贼不开门”等标语。民族资产阶级由参加抵制日货上升到实行罢市，并在罢市中和反动军警的威胁进行了斗争，表现了反帝反封建的积极性。但是在运动中也显示出这个阶级的软弱性。他们是在学生的痛切要求、鼓动和店员的积极支持下，才同意罢市的。罢市以后，他们又摇摆不定，不少人企图违背协议，提前开市。由于店员的斗争，才使罢市坚持下去。在罢市期间，民族资产阶级害怕引起帝国主义的不满，上海商业公团联合会曾发表宣言，声明罢市“纯系爱国热情，对国内有所要求，秩序井然，并无丝毫暴动行为”。希望帝国主义“主持公道，弗生误会”。上述情况表明，民族资产阶级是一个具有两面性的阶级。上海罢市以后，南京、宁波、厦门、镇江、芜湖、无锡、苏州、杭州、天津、济南、唐山、安庆、九江等地相继罢市。
上海三罢斗争开始后，在学联推动下，6日成立了上海各界联合会，作为各界的联络机构。在三罢斗争中，上海学生同中外反动派的镇压逮捕进行了英勇顽强的斗争，不断发生激烈的冲突、格斗。他们坚决拒绝上海反动当局的欺骗和“劝告”，反对开课开市，并向北京、天津、南京、松江、宁波、厦门等地的商会，告知上海坚持罢市的主张，推动各地的罢市斗争。在上海、北京、天津、南京等地学生的努力下，6月初在上海发起筹备全国学生联合会，并在三罢斗争中首先成立了全国学联筹备处事务所。筹备处曾通电各地学联，暑假期间仍要坚持进行爱国宣传活动。另外还致电巴黎和会，申明中国工商学界誓死反对和约签字。上海学生的斗争，推动了全国的罢课进一步发展，“六·三”以后，镇江、南昌、九江、南通、徐州等地学生也陆续罢课。
这样，从上海开始的三罢运动，迅速扩展到全国22个省的150多个城市，成为有广大的无产阶级、小资产阶级、民族资产阶级和其他爱国人士参加的全国范围的革命运动。中国人民空前规模的斗争，给帝国主义和封建军阀的统治造成巨大的威胁。6月7日，北京总商会向北京政府的呈文中说：“市面惶恐，岌岌可危”。同日，天津总商会的急电也说：“危机已现，迫切万分”。湘沪护军使会同沪海道尹急电北京政府，惊呼上海三罢运动，势如“星星之火，可以燎原，失此不图，将成大乱”。10日，天津总商会再次发出急电，指出：“津埠之劳动者数十万众，现已发生不稳之象，倘牵延不决，演成事实，其危厄之局，痛苦有过于罢市者，市面欲收拾而不能矣”。他们都要求罢免曹、陆、章，以安定大局。在全国人民的强大压力下，北京政府终于被迫在6月10日免去三个卖国贼的职务。至于巴黎和会北京政府虽已决定在和约上签字，但由于社会各界舆论的反对，也就不敢坚持这个决定。
“胜利在望了！”学生们偷偷地传递着这个信息，然而，好事多磨，6月11日，发生了一件意外的事。
1919年6月11日晚，位于北京前门的“新世界”游艺场，灯火通明，如同白日。戏场、书场、台球场内，座无虚席，人声嘈杂，流氓、暗探混杂其间。
这时，一位身着白帽西服、衣兜胀满、勇敢机敏的学者和两个同行者，一走进新世界场内，便环顾四周。相互交换眼色后，一会儿楼上，一会儿楼下，跑个不停。当他们来到新世界屋顶花园时，见既无游人，也无电灯，一片漆黑。于是，他们从衣兜里掏出几叠《北京市民宣言》传单，趁机把它撒了下去。顿时，露天电影场内观众乱成一团，纷纷争抢传单。正当他们转身欲离开时，便被早已注意、跟踪的巡警和密探当场逮捕，并押至警察厅。
审讯时，陈独秀说：“我是北大文科学长，蔡校长走后，我也请假回安徽，昨天才到北京，今天到新世界捡到一筒传单，大意还没看明，就被你们抓来了。”
“那传单从哪里来的？”巡官一再讯问，陈独秀总是回答：“传单是捡来的，确实不知传单的来历。”
陈独秀被捕后，备受虐待，警察厅拷讯两次，遍体并受微伤，且已染暑疾，同时又断绝与外界联系，不准北大教员、友人探视，也不准家属探监。天气渐热，警方同意高君曼送书籍、衣服及少量饮食品，几经周折，方允许高君曼见陈独秀。高君曼走进昏暗的牢房，只见一张铁床上躺着陈独秀，衣衫上有斑斑血迹，胡子拉碴，正害着伤寒病，不禁一阵心酸，潸然泪下……
陈独秀的被捕如同重磅炸弹爆炸，引起全国震惊。自6月13日起，北京《晨报》、《北京日报》、上海《申报》、《时报》、《民国日报》、《神州日报》等全国各地报刊，纷纷以显著位置发表消息、评论，刊登各社会团体、名流、学者和青年学生的通电与函件。顿时，群情激愤，函电交驰，多方营救，强烈谴责反动当局的倒行逆施，据理为陈独秀的革命行动辩护，要求立即将其释放出狱。安徽各界也纷纷投入营救活动，京师警察厅总监吴炳湘为安徽人，于是旅京和旅沪皖人通过同乡关系，纷纷为营救陈独秀奔走说情。安徽省长吕惆元也致电吴炳湘：
“怀宁陈独秀好发狂言，书生结习。然其人好学深思，务乞俯念乡里后进，保全省释。”
毛泽东在他所主办的《湘江评论》创刊号上，专门撰写了《陈独秀被捕及营救》一文，高度称赞陈独秀当时在思想界的地位和影响，他指出：“我们对于陈君，认他为思想界的明星。”他说，“今日中国最需要的是科学与民主，而陈君平时所标揭的，就是这两样。”“陈君为这两件东西得罪了社会，社会居然就以逮捕和禁锢报答他。”但是，“陈君之被逮，决不能损及陈君的毫末，并且留着大大的口号纪念于新思潮，使他越发光辉远大。”文章结尾又热情写道：“我祝陈君万岁！我祝陈君至坚至高的精神万岁！”
曾任北大学庶务主任的安徽无为人李辛白在《每周评论》发表《怀陈独秀》一诗说：
依他们的主张，我们小老百姓痛苦。
依你的主张，他们痛苦。
他们不愿痛苦，所以你痛苦。
你痛苦，是替我们痛苦。
《每周评论》发表署名“赤”的随感录《入狱——革新》，称：
“陈独秀在中国现代的革新事业里，要算是一个最干净的健将。他也被囚了，不知今后中国的革新事业更当如何。”
陈独秀这“五·四”运动的总司令被捕后，局势马上就证明了陈独秀的价值。
6月12日，上海和各地商人先后开市，工人亦陆续复工。三个卖国贼被免职后，运动的目标就集中到拒绝和约签字上来。6月25日，巴黎传来消息，说中国专使将于近日内签字于损害国权的凡尔赛和约。于是学生联合会又决定于27日由各校推出数百名代表向总统府强迫徐世昌电令专使拒绝签字，而数百名代表于27日起就在新华门内进行两日干晒、一夜露宿的最后的奋斗。结果，徐世昌就当面答应：专使如未签字，即电令拒绝签字，如已签字，则将来和约交到中国时，一定予以批驳。学生代表虽明知徐氏圆滑，但暂时无法证明他说话的虚伪，也只好各回原校，另图补救了。
这时的王正廷、顾维钧，身在巴黎和会，心在中国人民，但是政府、列强一再逼迫，他们有苦难言，顾维钧看着七千多份从中国发来的要求拒绝签字的电报，对王正廷说：“不能再犹豫了，明天就是签约之日，你我要不就像曹汝霖他们一样，被万人唾骂为卖国贼，要不就像李大钊、陈独秀先生那样，做堂堂正正的中国人！”王正廷看着夜空，激动地说：“同在一片天空下，为什么人与人之间还有那么多欺诈呀！好，我们明天就回国吧。字是无论如何不能签的，顶多辞官回家，在这样的政府，不做官也罢。”
6月28日，中国代表团没有在和约上签字。“我们胜利了！我们胜利了！”学生们欢呼着，市民们欢呼着，举国上下一片鼎沸景象。
陈独秀在狱中也密切关注着外面的情况，当听说没有在和约上签字，高兴得流下了眼泪。9月16日，北京反动当局面对强大的社会舆论，不得不把陈独秀释放出狱。应了陈独秀的那句：出了研究室便入监狱，出了监狱便入研究室。陈独秀马上又投身到中国的社会革命中去。
夜，北京城已一片寂静，经历了这几个月的轰轰烈烈斗争的人们都已安然地进入梦乡了，但陈家的灯却依然亮着，陈独秀伏案写着明天要发表的稿子，心里面时刻想着李大钊的话：“五四运动并没有结束，它的影响是谁也不能遏制的……”