1921年4月，北大马克思学说研究会会员何孟雄等人，代表在北京的中国社会主义青年团团员，应邀赴苏俄出席国际少年共产党大会。途中，他们在满洲里被捕，关押在黑龙江陆军监狱。审讯时，何孟雄等人辩称此行系赴俄考察教育，审讯者表示，需要北大校方证明方能开释。消息传来，李大钊等人积极组织营救，由罗章龙找蔡元培请校方出面营救。蔡元培问明情况，让罗章龙代拟电稿，说明案情原由，经他审阅后，以校方名义发电给东三省地方行政长官，成功地营救出这些学生。通过这件事，罗章龙对蔡元培的为人有了进一步了解，他们之间的来往日渐增多了。

赞助马克思学说研究会

　　马克思学说研究会开始是一个秘密团体，到1921年秋才有会员19人，其中多数是共产党员和社会主义青年团员。研究会设书记2人，由王有德、罗章龙担任。有一次，研究会会员在中央公园（今中山公园）来今雨轩开会，不少人感到研究会长期处于秘密组织状态，不能扩大影响，只有公开，才能发展。经过反复商讨，最后决定公开，在社会上取得合法地位。
　　这时，罗章龙已是中共北京大学党组织的负责人。他同研究会会员商定，先在《北大日刊》上登一个启事，把马克思学说研究会的牌子打出去。大家推罗章龙和另一个同学去找蔡元培商谈此事。罗章龙见到蔡元培陈述理由时说：“中国二千年来学术思想界先后受儒、佛思想的影响甚大，时至今日，儒、佛思想已不能范围人心，行见新的思潮必将起而代之。”蔡元培点头，表示赞同。罗章龙继续说：“卡尔·马克思的学说在本质上运用，均有超越前人之处，我校马克思学说研究会成立，是试图对于革新思想界，做些促进工作。”蔡元培听后，详细阅看了启事和发起人的名单，终于欣然同意。
　　1921年11月17日，《北京大学发起马克思学说研究会启事》在《北大日刊》上发表后，报名者十分踊跃，仅一个月会员就增至50多人。研究会准备借北大会议厅开成立大会，蔡元培也答应了。他应邀参加成立大会，并讲了话，会后还同会员一起合影留念。
　　研究会公开成立后，推罗章龙为书记。罗章龙急于在校内找一所房子做图书室和办公室。他先托《北大日刊》的编辑，试探一下校方的态度。蒋总务长答复说，如果此端一开，学校以后将穷于应付了。罗章龙只好直接去找校长谈房子问题，没想到一见面蔡元培就对他说：“你们的房子可以请蒋总务长解决，与学校其他学会同等待遇。”结果在景山东街北大二院，给了两间宽大的房子，应有设备齐全，还有工友值班。事后，罗章龙听说蔡元培左右有人很不赞成此举，认为答应给房子事小，从此北京大学不得安宁了。但蔡元培告诉他们：“你们只知其一，不知其二！我正因为要学校安宁，所以才要安置他们哩！”
　　研究会有了会址，马克思学说的翻译和研究工作很快开展起来，成立德、英、法文三个翻译组，其中德文组尤为重要。罗章龙是学德文的，兼任德文组长。刚巧，蔡元培曾留学德国莱比锡大学，学习哲学、历史、美学和文学，德文很好。他对马克思学说研究会的人有好感，对德文翻译极感兴趣，对德文组非常关心。研究会会址距校长办公室不远，罗章龙在德文翻译中有什么问题常向蔡元培请教，蔡元培有时也到德文组来，还让教德文的教授辅导这些学生。德文组先后翻译了（《英马鲁埃·康德传》、《马克思传》、《共产党宣言》和《资本论》第一卷初稿。其中，罗章龙和商承祖共同翻译的《康德传》，是蔡元培亲自写信介绍，委托上海中华书局哲学丛书委员会出版的。 　　后来，罗章龙回忆说：“蔡先生顶着反对派的压力，从精神到物质上对马克思学说研究会的支持，使我们很激动。这在当时反动派到处防范侦缉‘过激主义’、‘过激党’情况下，是很不容易的。要是没有蔡先生的支持，这个组织是不能公开活动的”。

共同进行“非宗教同盟”的活动

　　马克思学说研究会从事翻译、研究马克思学说的同时，还进行组织非宗教同盟的活动。非宗教同盟的目的，一是反对神道设教，肃清迷信，解放思想，反对玄学，为科学大众化开辟道路；二是打倒封建思想，发扬民权主义，为民主政治奠定基础。
　　显然，要组织和进行非宗教同盟这样的活动，不是少数人能做到的，研究会必须联合社会各界知名人士和各校师生共同进行。罗章龙便去找蔡元培商议此事。蔡元培在思想上提倡科学，反对各种宗教，主张以美育代宗教，所以非常赞成罗章龙的提议。他们商定组织非宗教同盟，并由北大师生联合国立八校师生共同发起。
　　非宗教同盟成立后，公布了由罗章龙和李墨耕起草的《非宗教同盟纲领》。同盟因蔡元培、陈独秀、李大钊等学术界名流领衔发起而轰动一时，仅北京一地会员就发展到200多人。同盟经常在北京大学组织公开的学术讲演。蔡元培以“美育代宗教”为题作讲演，具有很强的感染力与说服力，影响很大。后来，非宗教同盟的活动渐渐发展到全国各大城市。
　　1922年6月，罗章龙等人把各界名人关于非宗教的30多篇论文汇集起来，编辑出版《非宗教论》一书。在该书中，公开刊印卡尔·马克思的巨幅铜版像，并加以说明：“宗教是人民的鸦片。”作者中除蔡元培、陳独秀、李大钊外，还有罗素、汪精卫、朱执信、罗章龙、萧子昇、王抚五、张耀翔、周太玄等人。（《非宗教论》的出版，推动非宗教同盟的活动更加广泛地开展起来。
　　罗章龙和蔡元培共同进行的非宗教同盟活动，实际上是中共北京区委领导下的革命思想战线上的重大斗争，它从一个侧面反映了早期共产党人和国民党人之间的合作关系。当时，国共两党尚未建立联合战线，他们能从实际出发，就共同关心的社会问题达成共识并采取联合行动，不能不说是一个创举。

上海被捕，鼎力营救

　　1923年，蔡元培和罗章龙先后离开北京大学。1月，蔡元培为抗议北洋军阀政府非法逮捕财政总长罗文干，而提出辞职，未等批准，即行离京。但他仍是北大校长，由蒋梦麟代理。7月，他赴欧洲学习考察。罗章龙于6月去广州出席中共三大，当选为中央委员和中央局委员，会后留上海中共中央工作。但他仍是北大学生，学业尚未完成。
　　国共合作建立后，罗章龙受中共中央委派参加上海国民党执行部工作，与胡汉民、汪精卫、张继、戴季陶、叶楚伧、茅祖权等人共事，进行国民革命。此时，蔡元培尚未回国。1924年夏，罗章龙去苏联出席共产国际五大，会后去欧洲参加国际运输工会工作。他虽然到过德国，因工作繁忙，未能与正在汉堡大学研究民族学的蔡元培会面。1925年秋，罗章龙回国，到中共北方区委工作。1926年2月，蔡元培从欧洲归来，南下广州，去国民党中央工作。因此，在整个第一次国共合作期间，他们竟未能一起合作共事。
　　1927年，蒋介石发动反革命政变，国共分裂，进入十年内战时期。蔡元培参加蒋介石在南京成立的国民政府，先后担任大学院院长、监察院长、中央研究院院长等要职。罗章龙则主要在上海全国总工会工作，从事反对国民党反动统治的工人运动。他们分道扬镳了。1931年，罗章龙和蔡元培的情况都发生新的变化。罗章龙因反对六届四中全会、进行分裂活动，被中共中央开除党籍。同年冬，又被他担任常委的“中央非常委员会”开除。从此，罗章龙退出政治斗争，转而研究中国经济问题，编写（《中国产业史》。蔡元培在九一八事变后，政治倾向有了转变，主张对日抗战。1932年12月，他同宋庆龄等发起组织中国民权保障同盟，并任副主席，参与营救被捕的共产党人和其他抗日分子等。
　　1933年4月8日，罗章龙在上海商会图书馆被捕，关押在市公安局。蔡元培闻讯立即派中国民权保障同盟所请律师唐明时前往探视，但遭拒。4月26日，蔡元培给国民政府行政院长汪精卫写信，进行营救。信中说：“北大同学罗章龙，最近因共党嫌疑，在上海市商会图书馆被捕，现禁于市公安局，民权同盟所请律师往探，闻公安局谓案情重大，竟不许见，查罗君于十八年因政见不合，被共党干部派开除，近年专力著作，成中国产业史一百二十万言，其书稿弟曾寓目，搜罗甚富，为中国经济史料之巨制，其两年来在沪之时间精力，多消耗于各图书馆，似不应根据曾在共党之眼线报告，即加以危害民国罪名，务望令上海公安局，即日将罗章龙君释放，或移交上海地方法院，公开审判为幸”。汪精卫接信后，立即电上海市政府，谓如罗无暴动行为，当可从宽办理。4月28日，罗章龙被释放。
　　罗章龙获释后，拟前往河南大学任教，需要有北大毕业文凭，这张文凭也是来之不易的。1924年夏，是罗章龙应该在北大参加毕业考试的时候，但因他去苏联出席共产国际五大和在西欧做国际运输工会的工作，不能回国应试，他给蔡元培写信说明这一情况。蔡元培知道罗章龙是中共中央的领导干部，在国外从事共产国际领导的工会活动，仍很痛快地答复说：“不能回来没关系，将来可以补考。”1925年，罗章龙回国到北大补考，推迟一年毕业了。正是这张北大毕业文凭，帮助罗章龙顺利地实现了去河南大学任教的愿望。罗章龙回忆说：从这一件事上足见蔡先生“对于正义行动、革命行动，是满怀热忱关怀的。”
　　抗日战争爆发后，罗章龙西迁汉中城固，执教西北联合大学，仍常常怀念蔡元培这位使人景仰不衰的师长，期望能有再见面的机会。他没有料到蔡元培已于1940年3月病逝香港，上海一别，竟成永诀。
　　1983年2月，罗章龙在回顾这段往事时，写道：“被蔡先生这种民主作风和爱护青年、支持进步事业的精神笼罩着的北大，不仅成为中国新文化运动的发源地，同时也成了中国优秀干部的培养所。这就是北大永远不能使人忘怀的原因。我对于蔡先生的深深怀念也鉴于此。”