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1918年5月，杨昌济接受北京大学的聘请，离开长沙赴北京大学执教，出任哲学（伦理学）教授。同年6月，毛泽东从湖南第一师范毕业。从此，他结束了“6年孔夫子，7年洋学堂”的学生时代。
杨昌济给毛泽东、蔡和森写信谈起到法国去“勤于做工，俭以求学，并希望他们在长沙把勤工俭学运动搞起来，送青年到法国去。信中特别提到：希望润之立即到北京去，帮助推动这项运动。新民学会讨论了这封信，决定派代表到京进行筹备。6月23日，蔡和森受命赴京与各方面联系。毛泽东决定不去法国，他想和何叔衡、陈昌留在长沙，把注意力放在国内，发展新民学会组织。
8月间，蔡和森从北京写了几封信，希望毛泽东速来北京，并强调这是杨先生的意思。蔡和森希望毛泽东帮助他处理去法国的准备工作，杨昌济也牵挂着毛泽东的前程，希望他早日来京，下半年就可以进北京大学深造。
8月15日，毛泽东向朋友借了钱，同罗学瓒、萧子升、张昆弟、罗章龙、李维汉、陈赞周等一行25人北上。他们先是步行——沿着洞庭湖环行，再坐船到武汉，后乘火车。火车行至河南境内，因黄河涨水，大水冲断了铁路，火车在漯河站停下来，旅客们步行到大石桥。毛泽东利用这个机会同伙伴们一起到偃师县农村进行考察、访问。
19日，毛泽东等来到北京。到北京后，湖南青年分别暂住在位于虎坊桥和珠市口附近胡同的湖南会馆和长沙、湘潭、浏阳的会馆里，毛泽东住在位于烂缦胡同35号的湘乡会馆里。毛泽东很快见到了杨昌济先生。杨昌济向毛泽东谈起湖南在皖系军阀张敬尧的野蛮统治下，青年学生一不能读书，二不能做事。他谈到，北京还总算好一点，段祺瑞中央政府虽说十分昏庸，但还有些顾忌，因此学者们还可以做些事情，像蔡元培、李大钊、吴玉章、陈独秀、胡适这些知名人士还在讲学，像《新青年》这样的进步杂志还可以出版。他希望毛泽东要么到法国去，要么就留在北京大学读几年书。毛泽东委婉地对杨先生说：目前赴法勤工俭学的青年以湖南、四川两省为最多，湖南已经到京50多人，正要来的还不是少数，连43岁的教育家徐特立、年过半百的女教师葛健豪（蔡畅、蔡和森的母亲）也都报了名，如何将这些人安排好，使他们学成归国是一项很繁重的工作。因此，毛泽东表示：目前不能上大学，也不能去法国。1918年10月，在毛泽东、蔡和森的努力下，湖南青年办了4个留法预备班。预备班要办1年，主要学习法语，也学些机械制图。
根据毛泽东的要求，需在北京找个职业，一方面继续协助勤工俭学事宜，一方面在职求学。于是，杨昌济就把毛泽东介绍给北京大学图书馆主任李大钊教授，让毛泽东做图书馆的助理管理员。1918年北大图书馆购置的2万多册外文书籍中，有相当一部分是介绍各种社会主义思潮和俄国十月革命的。李大钊让毛泽东做图书馆助理员的工作，每月薪水8块钱。其工作是管理“日报阅览室”第（三阅览室），及时将订阅的全国各地的报纸夹上去，月底送去装订。有时还要做些杂务，如为图书馆主任李大钊的办公室整理书刊报纸等。毛泽东的工作中有一项是登记来图书馆读报人的姓名。在那些来阅览的人当中有一些新文化运动的头面人物，如傅斯年、罗家伦等，这些人使他很感兴趣。毛泽东很想和他们攀谈政治和文化问题，但是，一方面是毛泽东的职位低，人家看不起；另一方面是这些大人物们确实都很忙。
毛泽东不灰心，他参加了哲学会和新闻学会，为的是能够在北大旁听。在新闻学会里，他遇到一些人，如陈公博、谭平山、邵飘萍（对毛泽东影响很大），他还遇到了张国焘、康白情、段锡朋。由于校长蔡元培主张“循自由思想原则，取兼容并包主义”，这时，北京大学的思想是十分活跃的，也可以说是十分混乱的：有着各式各样的主义，也就有各式各样的代表人物。毛泽东对政治的兴趣持续增长，思想也越来越激进，但是还有些混乱，正在找寻出路。
在此期间，毛泽东开始与杨教授家看门的老头住在一起（旧鼓楼大街豆腐池胡同9号），后来搬到景山东街三眼井吉安东夹道7号。这是一处破旧的小院，毛泽东和罗学瓒等8人就挤在这里一间长不到1丈、宽不到8尺的东配房里。大家睡到炕上的时候，挤得几乎透不过气来，每逢要翻身，得先同两旁的人打招呼。