1926年，北京发生震惊中外的“三·一八”惨案，北大有三位学生惨遭杀戮，蒋梦麟悲愤欲绝。3月24日，他在北大全体师生参加的追悼大会上沉痛地说：“在我代理校长任内，学生举行爱国运动，不幸有此次之大牺牲，李、黄、张三生之死，就其各人之家庭言，均损失一贤子孙，其家属接此种凶耗，不知如何痛心；就国家社会言，损失如许求专门知识之良好学生，此种学生之培植，由小学而大学，殊不易易，将来即少如许有用之材；就同学方面言，大家亦损失许多互相切磋琢磨之朋友。任就一方面言之，均损失不小。我任校长，使人家
之子弟，社会国家之人才，同学之朋友，如此牺牲，而又无法避免与挽救，此心诚不知如何悲痛！”说到这里他“潸然泪下”。接着，他对政府的暴行进行了猛烈的抨击，他说：“处此人权旁落，豺狼当道之时，民众与政府相搏，不啻与虎狼相斗，终必为虎狼所噬。古人谓苛政猛于虎，有慨乎其言矣！”话未说完，他“不禁放声大哭，台下致祭者亦有相对痛哭者，一时全场顿成惨淡悲哀景象”。
3月26日，他发出布告：“本校定本月30日开学，因此次同学惨死，开学后停课一星期，以志哀悼。”
这是一贯不赞成学生从事政治活动的校长，面对政府杀害自己学生时的态度，有了这些真实、生动的历史记录，我想其他的话都是多余的了。
1930年12月，蒋梦麟正式出任北大校长。他延聘大批留学生来校任教，并按照美国的大学教育制度，对旧的教学和科学研究制度进行了大刀阔斧的改革。实行教授专任，推行学分制，要求毕业生撰写论文并授予学位，追求高等教育的正规化，提出了“教授治学，学生求学，职员治事，校长治校”的口号。在他领导下，30年代的北大，教学科研水平都有明显提高。
这一时期正是民族危亡之秋，作为校长他不仅要忙于校务，还要花很多时间、精力应付日本方面的骚扰。“九·一八”事变后，日寇步步进逼，迅速向长城以内推进，占领河北北部，成立所谓的“自治政府”，并鼓吹推行华北“自治”。在这一紧急关头，北大教授联名发表宣言，声明誓死反对所谓的华北“自治运动”，他也是签名者之一，甚至差一点被劫持到大连去。宋哲元派人劝他离开北平，但他坚持留在北大负起自己的责任。直到抗日战争全面爆发，他“一直把握着北大之舵，竭智尽能，希望把这学问之舟平稳渡过中日冲突中的惊涛骇浪。”卢沟桥事变后，北大南迁，与清华、南开合组长沙临时大学，后迁往昆明，改名为国立西南联合大学，由三校校长蒋梦麟、梅贻琦、张伯苓组成常委会共同主持校务，历时9年，写下了民族教育史上的辉煌篇章。蒋梦麟回忆：“在动乱时期主持一个大学本来就是头痛的事，在战时主持大学校务自然更难，尤其是要三个个性不同、历史各异的大学共同生活，而且三校各有思想不同的教授们，各人有各人的意见……幸靠同仁们的和衷共济，我们才把这条由混杂水手操纵的危舟渡过惊涛骇浪。”其中当然凝结着他的一份心血、智慧与汗水。
从1919年到1945年，蒋梦麟前后在北大工作了20多年，主持校政17年，在北大校史上是绝无仅有的。以他的渊博学识和精明干练，在那黑暗而动荡的乱世中国，克服重重困难，坚持办学，使北大的教学与科研水平稳步上升，这一奇迹是与他的办学思想分不开的。他说在北大任职期间，蔡元培先生有关大学教育的主张和学术自由的原则，他始终谨记在心，遵照执行。晚年他在未完成的《新潮》一书中深情回忆：“著者大半光阴，在北京大学度过，在职之年，但知谨守蔡校长余绪，把学术自由的风气，维持不堕。”