1902年5月，17岁的马叙伦告别慈母，随同恩师陈介石及温州籍学友五人乘船抵达上海。
    20世纪初的上海，是维新派集中的地方，是介绍西方民主、科学的启蒙思想的阵地。国内及旅外革新人士出版发行的报刊在当时多达两百种，而最有影响者，如《外交报》、《翻译世界》、《选报》等均在上海出版。梁启超在日本编印的《新民丛报》也辗转传入上海。马叙伦经人介绍，进入选报馆做编辑工作。《选报》以线装书形式出版，选取各报刊发表的国内外重要消息，附加一篇时事评论，相当于现今的“文摘报”。
    稍后，选报馆另办一本杂志，马叙伦建议请老师陈介石主持，得到报馆发行人同意，又会同后到上海的盟兄弟汤尔和、杜士珍，于1902年9月办起了同人刊物《新世界学报》半月刊，馆址选在四马路（今福州路）惠福里上海编译局内。在创刊号里，《新世界学报》称：“本报以通古今中外学术为目的”，“取学界中言之新者为主义”。明确表示了刊物变法维新的倾向和崇尚新学，厌恶旧学，以学术救国的宗旨。《新世界学报》设有经学、史学、政治学、心理学、伦理学、教育学（马叙伦负责）、法学、兵学、宗教学等栏目。马叙伦除了做编辑工作，还经常发表文章，内容涉及教育学、文字学、史学、哲学、法学、宗教改革、物理学、农学等多学科，反映了青年马叙伦广泛的求知欲望和对西方民主科学的不懈追求。对《选报》、《新世界学报》，梁启超曾说：“上海丛报视数年前大有进步，去年发行之《选报》，最称铮铮……然新出之《新世界学报》，魄力亦大有惊人者”，足见两报在社会上的影响力。
    1903年夏，主编陈介石考中进士，被授予户部主事，再加上其他原因，《新世界学报》停刊。次年，马叙伦参加邓实、黄节发起成立的“国学保存会”，讲习国学，并参与筹办机关刊物——《国粹学报》，宣传爱国、保种、存学；还刊行《国粹丛书》，其中多数是康熙雍正乾隆三朝的禁书。国学保存会的言论比《新世界学报》还要激进，影响也更大，引起了章太炎、柳亚子、黄宾虹、范文澜、钱穆等大批著名学者的关注和共鸣，他们或成为刊物的重要作者，或成为团体的骨干。多年以后，马叙伦在回忆起这段生活时说，同人们很卖力气地鼓吹民族主义的革命，这个刊物有文艺复兴的意义。
    1909年11月，陈去病、柳亚子、黄宾虹等人发起组织“南社”，次年马叙伦加入。南社是近代史上著名的革命社团，是同盟会的外围组织。成立地点选在明末反清的“复社”活动旧址苏州虎丘张东阳祠；社名取“南” 也颇有深意，古诗有“胡马依北风，越鸟巢南枝”，社址、社名都寓有明显的反清倾向。马叙伦入社后，接触反满革命人士，由办报转向社会活动，极大地开阔了视野。这个时期，他读了《孙逸仙》。马叙伦以前从陈老师那里听说过孙中山先生，对他非常崇拜，在南社看了章士钊的这部译著，对孙先生的革命事迹和兴中会才真正有所了解。
    1910年，邮传部尚书大臣盛宣怀屈服于英国商人的压力，要把江浙两省绅商集股兴办的铁路“收归国有”。消息传出，激起两省铁路公司和商界的强烈抗议。清政府对此案的处理，不仅侵犯了民生和民权，更属媚外误国，由是，学界也积极加入并以其政治敏锐性和文化优势，站在了这场护路斗争的前列。此时陈介石任浙江省咨议局议长，马叙伦辅助老师作兼职书记。师生们商议如何借争路权，“送清朝的终”。马叙伦联合绅商代表汤尔和、咨议局议员楼守光，在报上公开发表文章，反对沪杭甬铁路收归国有，坚持由浙江商民自办。他们认为，铁路一经“收归国有”，必受英帝国主义控制，而且更为危险的是此例一开，列强必然援例要挟。此举表现出爱国士子的远见卓识，这一年，马叙伦26岁。
    1911年，马叙伦随汤尔和东渡日本。汤为筹建浙江医学专门学校赴日考察，马叙伦却为面见排满复汉、反对专制的国学大师章太炎。章太炎（1869~1936），浙江余杭人，曾因鼓吹维新遭清政府通缉，流亡日本。回国后剪辫发明志，后因发表《驳康有为论革命书》和替邹容《革命军》作序被捕入狱，足见其思想已从改良维新提升到反抗专制政体。出狱后的太炎先生被孙中山迎至日本，加入了同盟会，因思想更为激进，在革命的策略、目标和方法上与孙中山、黄兴有分歧，故而重建光复会，且有秘密外围组织。光复会的誓词中有“光复汉族，还我山河，以身许国，功成身退”之语。马叙伦加入同盟会不是由国内南社介绍，而是由海外的章太炎介绍，不能不说是志道相合、缜密思考的选择。经历了办报，经历了南社活动和护路斗争，马叙伦认识到仅从事舆论、教育、动员工作是有局限性的，从而决定改变稳健立场。从马叙伦东京见章炳麟一事，可管窥他思想的跃动。他的一首词也反映了这一时期的思想，其中有：“灯下频看宝剑，梦中时击天闾。舳舻十万王扶余，年少气真如虎。”但不知是什么原因，章大师最终没有介绍马叙伦入光复会，而是介绍他加入了同盟会。这一时期，马叙伦浸润在反清反专制的革命氛围中，思想和斗争经验逐渐成熟起来。
    山雨欲来风满楼，一场革命的暴风雨即将降临到华夏大地。1911年10月10日，武昌新军起义，各地革命党人纷纷响应。陈介石态度鲜明地指出：“清之天命尽矣，革命军必成！”马叙伦、汤尔和、楼守光连忙向陈介石提出在省城办民团，表面上是绅民用以自卫，实际上积极准备响应起义。民团成立了，议长陈介石任民团副理，马叙伦将全家老小送往乡下，与汤、楼二人分管上中下城巡守，同时着手筹备枪支。11月3日，上海起义成功。4日深夜，杭州新军起而响应，活捉巡抚增韫。次日，在陈介石的劝说下，旗营官兵投降，兵不血刃，光复杭城，浙江省宣告独立。11月间，南方各省纷纷宣布独立。马叙伦异常兴奋，代都督府起草文告，亲自带人查封省城大清银行、布政司、盐运司，忙得不可开交。
    面临末日的清政府垂死挣扎，起用北洋军阀袁世凯为内阁总理大臣。然而不少革命党人却沉醉于南方各省的胜利，并对握有重兵的袁世凯存有幻想，秘密联络，希望借助袁世凯最终推翻满清，还通过了“如袁世凯反正，当公举为大总统”的决定。
    1912年元旦，在南京宣布成立中华民国临时政府，孙中山就任临时大总统。1月，马叙伦应杜士珍之约赴上海办《大共和日报》。期间章太炎由日本回国，马叙伦请他做报社社长，自己任总主笔，继续宣传革命鼓吹共和。2月12日，清帝退位；2月13日，在帝国主义和封建势力的压力下，孙中山被迫向参议院提出辞职；3月，袁世凯窃取了临时大总统之职。
    辛亥革命使民主共和的观念从此深入人心，但这次革命只推翻了一个清朝政府，由于领导革命的中国民族资产阶级具有软弱性和妥协性，没有消灭封建主义的基础，没有担起反对帝国主义的重任，也没有充分发动广大人民群众，反帝反封建的革命任务并没有完成。
    这时的马叙伦认为：“我本来不晓得政治，不过推翻满清好像是我不能辞谢的责任”，“现在满清被推翻了，革命的目的达到了，以后是怎样建设中华民国了……我还是做教书匠，在我的岗位上工作吧。”几个月后，他辞去了省都督府秘书和印铸局局长的职务，到浙江省第一师范教书。1913年2月，又北上到国立北京医专任教。1915起任北京大学文学院教员、教授，讲授文字学和宋学。一个中学未曾毕业的31岁青年，凭着对事业的执著自学成才，开始在中国文化教育界占有一席之地。马叙伦称此举为“还我初服”，并认为“教育办好了，政治也就办好了”。然而，如果他能够早些年知道孙文先生“革命尚未成功，同志仍需努力”的思想，或许会改变以教育救国的初衷。
    辛亥革命以摧枯拉朽之势，结束了清王朝二百六十多年的统治，最终埋葬了中国两千多年的封建帝制。青年马叙伦在这场斗争中也书写下无愧无悔于时代的人生历史。