少年时曾在绍兴古越藏书楼校书，得以博览群书。光绪十五年(1889)举人，十六年会试贡士，未殿试。十八年补殿试，为进士，授翰林院庶吉士，二十年补翰林院编修。甲午战争后，开始接触西学，同情维新。
二十四年九月返绍兴，任绍兴中西学堂监督，提倡新学。二十七年七月奔赴上海，出任南洋公学教习。二十八年与蒋观云等组织中国教育会，任事务长。夏，游历日本，同年秋回国，在上海创设爱国女校及爱国学社，任总理。并以《晨报》为阵地，提倡民权，宣传排满革命。三十年冬与陶成章、龚宝铨等在上海建立光复会，被推为会长，次年加入同盟会。三十年赴德意志帝国留学。
民国元年(1912)任南京临时政府教育总长，主张采用西方教育制度，废止祀孔读经，实行男女同校等改革措施，确立起我国资产阶级民主教育体制。二次革命失败后，携眷赴法，与李石曾等创办留法勤工俭学会。
五年冬回国任北京大学校长，支持新文化运动，提倡学术研究，主张“思想自由，兼容并包”，实行教授治校。“五四”运动中支持学生爱国行动，多方营救被捕学生。被迫辞职后，多次赴欧洲英、法等国考察教育和讲学。民国十六年后担任国民政府常务委员、大学院院长、中央研究院院长等职。
“九·一八”事变后，主张抗日，拥护国共合作。民国二十一年(1932)与宋庆龄、鲁迅等发起组织中国民权保障同盟，积极开展抗日爱国运动。曾电救杨开慧烈士，援救许德珩等爱国民主人士，营救丁玲、朱宜权等共产党员。二十九年3月5日在香港病逝。葬香港仔山巅华人公墓。
教育部北大在诔词中有“当中西文化交接之际，先生应运而生，集中西文化于一身；其量足以容之！其德足以化之！其学足以当之！其才足以择之！呜呼！此先生所以成一代大师欤？”周恩来送挽联：“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。”毛泽东特发唁电：“学界泰斗，人世楷模”。
蔡元培培植家乡青年不遗余力，先后主办过绍郡中西学堂、绍兴府学堂、越郡公学、明道女校，曾任稽山中学名誉校董。绍兴城区笔飞弄有蔡元培故居，今建为纪念馆，列为浙江省重点文物保护单位。并新建“元培小学”、“元培中学”以示纪念。遗着辑有《蔡元培全集》。《中国近现代人名大辞典》有录。（中共绍兴县委宣传部供稿）
蔡元培是20世纪初中国资本主义教育制度的创者。他明确提出废止忠君、尊孔、尚公、尚武、尚实的封建教育宗旨。倡导以军国民教育、实利主义教育为急务，以道德教育为中心，以世界观教育为终极目的，以美育为桥梁的资产阶级民主主义的教育方针，初步建立了资产阶级的新教育体制。
蔡元培的教育实践多在高等教育方面。他任北京大学校长时，提出大学的性质在于研究高深学问。他提倡学术自由，科学民主。主张学与术分校，文与理通科。将“学年制”改为“学分制”，实行“选科制”，积极改进教学方法，精简课程，力主自学，校内实行学生自治，教授治校。他的这些主张和措施，在北京大学推行之后，影响全国，以至有人称他为自由主义教育家。
蔡元培也很重视劳动教育、平民教育和女子教育。他在北京大学办校役班和平民夜校，在上海创办爱国女校。蔡元培对近现代中国教育、中国革命作出了不可磨灭的贡献，主要是：
。自蔡元培始，中国才形成了较完整的资产阶级教育思想体系和教育制度。
2。他的“思想自由，兼容并包”的主张，使北大成为新文化运动的发祥地，为新民主主义革命的发生创造了条件。
3。为中华民族保护了一批思想先进、才华出众的学者。