蔡元培就任北大校长之职后，第一次对学生训话，就说：“大学生当以研究学术为天职，不当以大学为升官发财之阶梯。”切中当时北大的病根。后来，蔡先生又提出了“十六字箴言”：囊括大典，网罗众家，思想自由，兼容并包。仅两年多时间，蔡先生就把一个官僚养成所改造成为中国的“精神圣地”。
蔡元培的“思想自由、兼容并包”是中西合璧的产物——既是对西方办学经验的汲取，也是对中国传统儒家优良教育传统的继承。自19世纪威廉·洪堡创立柏林大学，奠定学术自由、教学自由、学习自由的原则以来，“思想自由、兼容并包”就成为了全世界大学的基本价值和基本准则。蔡元培曾三次留学德国，并曾在洪堡大学学习过，所以深受洪堡和德国大学精神的影响。此外，蔡元培认为，在中国教育传统中，在《中庸》等儒家经典中，也已蕴含着这一种精神。如《中庸》有言，“万物并育而不相害，道并行而不相悖”。只是自汉武帝采纳董仲舒的建议，实行罢黜百家、独尊儒术以后，思想界长期受封建专制统治，根本不可能有思想自由。因此，蔡元培认为，要改革中国教育，就必须循“思想自由之原则”。
萧禀原回忆：1917年我考入北京大学中国文学门（即文学系）、正值蔡元培先生任校长。蔡先生的办学宗旨是兼容并包，主导思想是提倡新学。他聘请了陈独秀先生担任文科长（即文学校长），聘请了周树人、钱玄同等新派人物担任教授，因而使北大面貌为之一新。……那年北大招收一批旁听生，我原来就读的河南省立二中有位姓杜的同学要求旁听，我去北大教务代为申请。教务处一位先生却说：“座位满了，不能再收。”我说：“座位没满，请你去教室看看。”教务处的先生不去。我气呼呼地去见蔡校长。校长室在红楼二楼上，也没有秘书阻挡，学生可以随便去找。我一进门，蔡先生看我怒气冲冲，便和蔼地说：“你先坐下，休息五分钟，五分钟后你再讲话。”我坐了一会儿，便和蔡先生说了为杜姓同学申请旁听的事。我说：“多收一个学生总比少收一个好。教室有座位，可是教务处的先生却说座位满了。请校长去教室看看是否有座位？”蔡先生听后，马上亲自打电话把教务处那位先生请来。我当着蔡校长的面对教务处的先生说：“教室确实还有座位，不信你去看。”教务处的先生没有说话。蔡校长当即拿笔写了一个条子“准予杜××到中国文学门旁听”，交给教务处的先生。于是这位杜姓同学终于入学旁听了。
据曹靖华回忆：“当时社会上各行各业人士都可以进入沙滩红楼（北大）听课。那些求知欲望甚为强烈，但由于贫困而上不起学的青年，诸如商店的营业员、工厂的学徒等，都可以进入北大讲堂听课，学习文化知识。这在中国教育史上是空前绝后的，现在进入北大要有证件，当时什么都不要。”
冯友兰在《我在北京大学当学生的时候》的回忆文章中写到北大的旁听生的往事：“那个时候的北大，用一个褒义的名词说，是一个‘自由王国’，用一个贬义的名词说，是一个资产阶级自由化的王国。蔡元培到北大以后，开课并不是先有一个预订的表，然后拉着教师去讲，而是让教师说出他们的研究题目，就把这个题目作为一门课。对于教师说，功课表真是活了。他所教的课，就是他的研究题目，他可以随时把他研究的新成就充实到课程的内容里去，也可以用在讲课时所发现的问题发展他的研究。讲课就是发表他的研究成果的机会，研究成果就直接充实了他的教学内容。这样，他讲起来就觉得心情舒畅，不以讲课为负担，学生听起来也觉得生动活泼，不以听课为负担。这样，就把研究和教学统一起来。说统一，还是多了两个字，其实它们本来就是一回事。开什么课，这是教师的自由，至于这个课怎么讲，那更是他的自由了。学生们，那就更自由了。他可以上本系的课，也可以上别系的课。你上什么课，不上什么课，没人管；你上课不上课也没人管。只到考试的时候你去参加就行。如果你不打算要毕业证书，不去参加考试也没人管。学校对于群众也是公开的。学校四门大开，上课铃一响，谁愿意来听课都可以到教室门口要一份讲义，进去坐下就听。发讲义的人，也不管你是谁，只要向他要，他就发，发完为止。有时应该上这门课的人，讲义没有拿到手，不应该上这门课的人倒先把讲义拿完了。当时有一种说法，说北大有三种学生，一种是正式学生，是经过入学考试进来的；一种是旁听生，虽然没有经过入学考试，可是办了旁听手续，得到许可的；还有一种是偷听生，既没有经过入学考试，也未办旁听手续，未经许可，自由来校听讲的。有些人在北大附近租了房子，长期住下当偷听生。”
蔡元培主张白话文，但不认为一定要绝对排斥文言文；他主张新文学，但相信旧文学也有自己不容否定的价值：“旧文学，注重于音调之配置，字句之排比，则如音乐，如舞蹈，如图案，如中国之绘画，亦不得谓之非美术也。”也惟其如此，他既热心为沈尹默的新体诗集作序，同时也不赞成“青年抱了新体诗的迷信，把古诗一笔抹杀”，故同样乐于为浦瑞堂的《白话唐人七绝百首》作序。
1920年初，蔡元培在《新青年》上发表著名的短文。他将新思潮形象地比作洪水，将军阀比作猛兽，以为中国现状可算是洪水与猛兽斗，“要是有人能把猛兽驯服了，来帮同疏导洪水，那中国就立刻太平了”。胡适在发表此文的“附记”中强调，这是“很重要的文字，很可以代表许多人要说而不能说的意思”。罗家伦则称之为“光芒万丈的短文”。
蔡元培倡导科学，但他反对陈独秀诸人的唯科学主义无视人类情感的重要性。他说：“知识与感情不好偏枯，就是科学与美术，不可偏废。”
蔡元培认为，战后的欧洲思想界反省自身文化的弱点，许多学者转而向东方文化寻求帮助，是客观的事实。“东西文化交通的机会已经到了。我们只要大家肯尽力就好”。他指示北大国学研究所：“我们一方面注意西方文明的输入，一方面也应该注意将我们固有文明输出”，对此必须“格外留心”。蔡元培说：“鄙人对于中国之将来，全抱乐观”。假以时日，“中国文化，必可以与欧洲文化齐等，同样的有贡献于世界。”
蔡元培曾毫不讳言地表示：“我对于学生运动，素有一种成见，以为学生在学校里面，应以求学为最大目的，不应有何等的政治组织。其有年在二十岁以上，对于政治有特殊兴趣者，可以个人资格参加政治团体，不必牵涉学校。”
1919年7月23日，蔡元培在《告北大学生暨全国学生书》中一方面肯定学生在五四运动中的爱国热情，但同时告诫学生不要因政治问题牺牲学业，呼吁同学们回到教育救国的道路上来，指出：“吾国人口号四万万，当此教育无能、科学无能时代，得受普通教育者，百分之几，得受纯粹科学教育者，万分之几。诸君以环境之适宜，而有受教育之机会，且有受纯粹科学之机会，所以树吾国新文化之基础，而参加于世界学术之林者，皆将有赖于诸君。诸君之责任，何等重大，今乃为参加大多数国民政治运动之故，而绝对牺牲之乎？”
蔡元培亦反对教师罢课。1922年4月9日，在国立八校教职员会议上蔡元培力阻教员罢教的提议。胡适在4月11日的日记中这样记载当时的情况：“前天（九日）联席会议主张延长春假，——实则罢课之别名，——蔡先生亲自出席，为很激烈的演说，坚执不肯延长，并说：如果教职员坚执此议，他便要辞职，但此次辞职，不是对政府，是对教职员。联席会议的人虽然很不满意，——因为蔡先生还说了许多很爽直的话——但不能抵抗。于是昨日五校一律开课，而联席会议的各代表一齐辞职。”
解放后，钱端升即发表文章说：“北京大学的自由散漫，蔡元培先生是要负一部分责任。”