1931年，日本帝国主义大规模武装侵略我国东北，发动“九一八事变”，并迅速占领了沈阳等地。蔡元培看到，国民党军队不但不抵抗就撤至山海关内，而且其特务，警察机构还加紧镇压主张抗日的民主人士与共产党人，因而更加坚定了与国民党斗争的决心，更加明确地站到爱国，民主，进步的立场上来。他采取与蒋介石截然相反的态度，千方百计保护抗日爱国力量，坚决主张抗战到底。蔡元培利用各种形式宣传抗日，声讨侵略者，揭露其侵略政策。“九一八事变”后，革命老人何香凝在上海发起“救济国难书画展览会”，蔡元培将自己书写的五副对联赠给展览会展出，为抗日筹集钱财。
1933年5月，上海青年会举办“国耻演讲”，他主讲第一讲，题目是《日本对华政策》，从军事，政治，经济，文化等方面，系统地揭露日本侵华的罪恶历史和侵略政策。第二年，蔡元培从上海到南京，汪精卫请他吃饭。在饭桌上，他语重心长地说：“关于中日的事情，我们应该坚定，应该以大无畏精神抵抗。只要我们抵抗，我们后辈也抵抗，中国一定有出路。”说着，两行热泪便流到了盘子里，和着汤水一起咽下，举座无不感动，汪精卫则感到很不自在。蔡元培抵抗日本侵略的鲜明立场和坚决态度得到中国共产党人赞扬。1936年9月20日，毛泽东给蔡元培写了一封信，称赞蔡元培的爱国抗日主张，说：“忽见我敬爱之孑民先生，发表了崭然不同于一般新旧顽固党之簇新议论，先生当知：见之而欢跃者，绝不止我一人，绝不止共产党，必为无数量人也！从同志，从朋友，称述先生，同情抗日救国事业，闻之而欢跃者，更绝不止我一人，绝不止共产党，必为全民族之诚实儿女，毫无疑义也。”
1937年7月7日，芦沟桥事变发生，日本侵略者开始全面进攻中国。8月13日，日本侵略军又大举进攻上海.11月2日，上海沦陷，国民政府迁都重庆，中央研究院也不得不随同迁往内地。蔡元培在上海已无法立足，又不愿意跟着国民政府后退，就去了香港。到香港后，蔡元培的身体因患伤寒病尚未复元，所以非常虚弱。但是，他仍以古稀之年，病老之身，不知辛苦地尽瘁于国事，一刻也没有忘记国难家仇。1938年2月，他在一首诗中抒发抗战必胜的信念：由来境异便情迁，历史循环溯大原。还我河山旧标语，可能实现在今年。表明他对战胜日本侵略者的坚定信心。4月，他的老朋友，共产党人吴玉章由欧洲回国，路经香港与蔡元培晤谈时，蔡元培“欣欣然以国共能重新合作，共赴国难，为国家民族之大幸。”5月20日，他在香港公开演讲，希望发挥美术与美育的作用，为抗战作出贡献。
第二年，他被国际反侵略大会中国分会推举为第二届名誉主席，又填一首《满江红》词，作为国际反侵略大会中国分会的会歌：公理昭彰，战胜强权在今日。不必问领土大小，军容赢诎。文化同肩维护任，武装合组抵抗术。将野心军阀尽扫除，齐努力。我中华，泱泱国。爱和平，摧强敌。两年来，博得同情洋溢。独立宁辞经百年，众擎无愧参全责。与友邦共奏凯旋歌，显成绩。激昂慷慨，表现出抗日救国的坚强意志。
蔡元培是各种恶势力的敌人，同时又是革命者的朋友。他对恶势力充满无限的恨，对追求真理，勇于献身的革命者与爱国者又充满无限的爱。被他拯救，保护过的革命者与进步人士同样是很多很多。1930年10月，毛泽东的亲密战友和夫人，共产党员杨开慧，因叛徒告密，被湖南长沙警备司令部逮捕，在狱中受尽酷刑，坚贞不屈。她60岁的老母亲以及哥哥，嫂嫂在上海找到蔡元培，希望他帮忙营救。蔡元培立即联合了几位社会知名人士，联名打电报给湖南军阀何键，希望能保释杨开慧。但是，反动透顶的何键收到电报后，竟采取阴险狠毒的手段，决定立即枪杀杨开慧，然后复电，推说电报来迟了。
同年11月，著名学者罗隆基因为批评国民党，在上海被逮捕，蔡元培想法设法将他救了出来。第二年8月，邓演达遭被捕，蔡元培同样进行了营救工作。
像这样的营救工作，蔡元培真不知做了多少，虽然有些没有成功，但蔡元培是尽了力的。在这样的工作中，蔡元培深深感到，中国政治与社会的黑暗面太多，应该团结，组织起来，同各种黑暗势力做斗争。
民权保障同盟成立后，蔡元培不再是单枪匹马，而是同他的同志们一起，开展了营救左派政治犯以及因要求抗日而被捕的进步分子的活动，并派代表视察各地监狱的情形。他们先后营救过共产国际驻中国工作人员牛兰夫妇，共产党人和爱国民主人士廖承志，陈赓，罗登贤，许德珩，侯外庐，丁玲，范文澜，潘梓年，马哲民，陈藻英，余文化等著名人士。这是非常不容易的。
1933年3月14日，是马克思逝世50周年纪念日。蔡元培与陶行知，李公朴，陈望道，黄炎培，章乃器，叶恭绰等100多人在上海发起纪念会。由他领衔发表的纪念会缘起说：“50年中，马克思之学说所给予世界之影响至为重大，而50年来世人对于马克思，无论其为憎为爱，为毁为誉，而于马克思之为一伟大之思想家，为近世科学之社会主义之始祖，则殆无人否认。近年来我国以反对共产党之故，辄联而及于马克思之思想与学说，寝且言者有罪，研究者亦有罪。此种观念，亟应打破。”直接宣传马克思主义理论的科学价值。同一天，上海青年会举办科学社会主义讲座，蔡元培带头主讲“科学的社会主义概论”。1934年12月，他为《社会主义新史》一书作序，指出：该书“使读者公认此种运动，为人类普遍的要求，而决非一学派之所杜撰。”在当时国民党实行文化专制主义，桎梏思想，禁止宣传与“三民主义不相容之主义”的形势下，蔡元培带头发起纪念马克思的活动，宣传社会主义，是非常了不起的。
在共同的反帝反封建的斗争过程中，蔡元培与伟大的文学家，思想家和革命家，国民党反动派的眼中钉鲁迅结下了亲密友谊。“四一二”政变后，鲁迅由广州流亡到上海租界，蔡元培聘请他做大学院特约著作人，使鲁迅有固定的生活收入。中国民权保障同盟成立的时候，蔡元培邀请鲁迅参加，并推举鲁迅做上海分会委员。1936年10月19日，比蔡元培小13岁的鲁迅不幸病逝。蔡元培不顾个人安危，担任治丧委员会主席，并亲自执绋（fú）送殡。在墓地举行葬礼，蔡元培致悼词，他说：“我们要使鲁迅先生的精神永远不死，必须担负起继续发扬他精神的责任来。”“我们要踏着前驱的血迹，建造历史的塔尖。”他撰写《挽鲁迅联》，写道：“著作最谨严，非徒中国小说史；遗言太沉痛，莫作空头文学家。”随后，他还出任鲁迅纪念委员会主席，积极支持出版鲁迅全集，并为《鲁迅全集》作序言，称鲁迅是中国“新文学的开山”，“蹊径独辟，为后学开示无数法门。”著名文学家郭沫若曾经评价说：“影响到鲁迅生活颇深的人应该推数蔡元培先生吧！这位有名的自由主义者，对于中国的文化教育界的贡献相当大，而他对于鲁迅始终是刮目相看的。鲁迅进教育部乃至进入北京教育界都是由于蔡元培的援引。一直到鲁迅的病殁，蔡元培是尽了没世不渝的友谊的。”这是对两位伟人亲密友谊的恰当评价。
对蔡元培的逝世，全国人民不分政治派别，不论天南地北，全都同声表示深切哀悼。中国共产党中央的唁电说：“先生为革命奋斗40余年，为发展中国教育文化事业，勋劳卓著，培植无数革命青年，促成国共两党合作。”毛泽东在唁电中称他是“学界泰斗，人世楷模”。周恩来撰写挽联：“从排满到抗日战争，先生之志在民族革命；从五四到人权同盟，先生之行在民主自由。”革命圣地延安的各界群众举行追悼大会，并发表唁电说：“先生清末从事革命，提倡民权；民六（1917年）任北大校长，网罗人才，兼收并蓄，学术思想，主张自由。伟大的五四运动，实先生提倡诱掖，导其先路。九一八后，与宋庆龄，杨杏佛诸先生等发起人权保障同盟，从事挽救青年志士，以图保留国家元气；虽为强暴所威胁，而气不为之沮。七七抗战以来，先生老矣，犹谆谆以精诚团结，言信行果，训戒国人。哲人云亡，遗教不朽。”中共中央和毛泽东，周恩来对蔡元培一生的评价，高度概括了蔡元培的革命历程和人格风貌，确切地表达出蔡元培在中国近现代史上的功绩与地位。