“五四”精神是“科学与民主”，蔡元培是将教育科学化的第一人，也是推行大学管理民主化的第一人。
　　
　　 他在北大校长任内，推行了一系列教育体制的改革。1917年10月，他主持召开了北京各高等学校代表会议，讨论修改大学规程。胡适建议改分级制为选科制，此议获通过，决定在北大试行。北大选科制规定每周一课时，学完一年为一个单位，预科应修满40个单位；本科应修满80个单位，修满即可毕业，不拘年限；选修科目可以跨系。这是中国的大学选修课及学分制的由来。
　　
　　 蔡元培认为：“文理是不能分科的。例如文科的哲学，必植基于自然科学；而理科学者最后的假定，亦往往牵涉哲学。从前心理学附入哲学，而现在用实验法，应列入理科；教育学与美学，也渐用实验法，有同一趋势。地理学的人文方面，应属文科，而地质地文等方面属理科。历史学自有史以来，属文科，而推原于地质学的冰期与宇宙生成论，则属于理科。”
　　
　　 为推行“沟通文理”主张，蔡元培率先提出了将大学分为本科与专科的创议。他于1917年1月提出大学改制议案：大学专设文、理二科，其法、医、农、工、商五科，别为独立大学，但在当时未能成功。1918年10月，他再度向专门以上学校校长会议建议：大学本科，“融通文、理两种之界限：习文科各门者，不可不兼习理科中之某种（如习史学者，兼习地质学；习哲学者，兼习生物学之类）；习理科者，不要不兼习文科之某种（如哲学史、文明史之类）。”这个建议获得通过，由北京大学试行。1919年，北京大学正式实行 “废科设系”，改原隶属于科的学门为系，设立十四个系，废学长，设系主任。
　　
　　 为使本科毕业生继续从事较深的专门研究，蔡元培还接受胡适的提议，计划设立自然科学、社会科学、文学、国学四种研究所，并先办起了国学研究所。北大在蔡元培任内以文科见长，但他也十分注重理科的建设，请到了李四光等名师到校执教，以求达到各系平均发展的境界。1930年蒋梦麟继任后，北大理科有了长足的发展。针对守旧派的尊孔以及以孔教为国教的主张，蔡元培提出“以美育代宗教”的创议，在北大先后成立了书法研究会、书画研究会、音乐研究会。
　　
　　 蔡元培对北大的一大贡献，是接受胡适的建议，仿效美国大学建立教授会，推行“教授治校”制度。蔡元培邀请他早年的学生、美国教育家杜威的得意弟子蒋梦麟到北大共事。他请蒋通盘计划，设立教务、总务两处及聘任财务等委员会，均以教授为委员。蒋出任总务长，顾孟余任教务长。后来蒋梦麟正式执掌北大，提出“教授治学，学生求学，职员治事，校长治校”的十六字方针，进一步健全了北大的管理制度。
　　
　　 蔡元培的教育理念是民主，他不仅推行教授治校，也主张学生自治，鼓励学生组建自己的社团。他认为组织学生自治会“可以把治者与被治者的分别去掉”“由学生传之各地方，一定可以提起国民自治的精神”。当时的北大成立了许多学生社团，都得到蔡元培的支持。其中最著名是傅斯年、罗家伦组织的新潮社、许德珩等组织的国民社，以及由守旧派教员支持的国故社。
　　
　　 蔡元培素来主张男女平等。1919年10月，胡适发表《大学开女禁的问题》，呼吁社会改革女子教育，这个主张得到他的赞同。1920年春，北大就招收女生9人入文科旁听，暑假又正式招收女生，开中国大学男女同校之先河。
　　
　　 蔡元培提倡“劳工神圣”，同时为穷人争取平等教育权利。1915年他曾在法国与李石曾、吴玉章等发起组织华法教育会，提倡勤工俭学。1919年3月，他在北京与少年中国学会的王光祈等发起工读互助团，并组织募捐，帮助贫苦青年实行半工半读。