“九一八”事变前夕，日本军国主义势力屡在中国东北挑起事端。蔡元培公开发表了对日问题的看法，他曾建议向东北地区移民，充实东北三省。
“九一八”事变爆发后，举国震惊。蔡元培马上放弃了在国民党内成立第三势力，调和宁粤矛盾，以图一致对外。
从此，蔡元培在国民党内力主抗战，并力促蒋介石的国民党政权改变消极抗战政策。
1932年1月28日夜11点，日本海军陆战队突然进攻上海闸北地区，遭到中国驻军的奋勇反击，爆发了惨烈的“淞沪保卫战”。
日军对上海市区进行了不分区别的轰炸，多家极具影响的文化机关被毁，其中就有着名的商务印书馆。
后来商务印书馆出的一本《茶花女遗事》，注有“国难后第一版”字样，版权页印有一则简短明了、痛入骨髓的启示文字：“民国二十一年一月十九日，敝公司突遭国难，总务处、印刷所、编译所、书栈房均被炸毁，附设之涵芬楼、东方图书馆、尚公小学亦遭殃及，尽付焚如，三十五载之经营，于一旦。”
蔡元培代表中研院，联合国内各大学校长致电国联，愤怒抗议日军野蛮轰炸文化单位，同时，致电国际名人如爱因斯坦、杜威、巴特勒等着名学人，控诉日军罪行，争取国际舆论的同情。
战役结束后，阵亡将士公墓上树起一方石碑，刻有蔡元培悲愤而书的铭文：
“淞沪一役，顽寇逞凶。洸洸武士，来摧其锋。忠贯日月，气挟云龙。攻坚陷阵，决脰断胸。谁能无死，死国从容。谁不慕义，义战肃雍。顽廉懦立。响应风从。王罴冢高，苌宏血滢。千秋万古，英爽如逢。”
1935年，战争阴霾日益浓厚，蔡元培到南京，时任南京政府行政院长兼外交部长的汪精卫请他吃晚餐，用的是西膳。
蔡元培苦口婆心，劝汪精卫改变亲日立场，收敛亲日行为，表明严正态度，将抗战的国策确立不拔。
蔡元培说：“关于中日的事情，我们应该坚定，应该以大无畏的精神抵抗，只要我们抵抗，中国一定有出路。”
话未说完，大家看到了这一幕：激动的蔡元培眼泪夺眶而出滴到了酒杯中，他旋即端起那杯掺着泪水的酒，一饮而尽。举座的人见一这情景，无不动容，汪精卫则如坐针毡，一时不知说什么好，尴尬之余只好顾左右而言他。
可惜，汪氏没能真正听得进去，终于成为千古罪人。
1936年4月16日，在中研院评议会第二次年会上，蔡元培作了《中央研究院进行工作大纲》的报告，他要求研究院所属各研究所，加强武器原料和生产问题有关的课题研究，以适应抗战的需要。
他说：“根据上次欧洲大战史之史实，吾人深知，凡科学发达之国家，皆可于应战时召集其国内作纯粹科学研究者，临时变作为国家军事技术服务之人，本院同人准备于如此机会之下，用其技术的能力，尽其国民的责任。在准备过程中，本院之个人及集体，自当随时应政府之需求，贡献其技术的能力。”
晚年的蔡元培，兼任了诸多教育界的社会职务，如：中国公学董事长兼校董、上海法学院校董、上海美专校董兼主席、国立北平图书馆馆长、上海市图书馆临时董事会董事长、中华教育文化基金董事长兼董事、全国国语教育促.进.会会长、中国教育电影协会监事、故宫博物院理事长、北平孔德学校校长、爱国女学主席董事兼校董、中华职业教育社评议员、南通学院校董、苏州振华女学校董……?
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