元老邀请来南京的李济深。蔡元培知道后深为惊怒，对蒋介石的种种行径越发反感。
1931年2月，国民党早期领导人、时任立法院长的胡汉民，因拒绝支持蒋介石的有关举措，被蒋介石扣押软禁，引发国民党内反蒋各派联合在广州另组国民政府。形成严重的宁粤对峙，双方剑拔弩张。
蔡元培作为南京方面的代表，与张静江、吴稚晖等赴广东居中调解。
在宁粤双方的谈判会议上，蔡元培先后担任会议主席。
时任会议秘书的程沧波回忆说：“蔡先生当时做主席，尽管李文范在那里跳，伍朝枢冷嘲热讽地骂，他坐在席上丝毫不动。……宁粤相争，尽管闹得满天星斗，但蔡先生处之泰然。这一段期间，我跟蔡先生接触很多，不但白天有接触，晚上也常到他那里。他很少谈和谈的事，也不谈现实的问题，他很超然，眼光看得很远，仍然是谈教育、谈思想、谈文化。”
在私下，蔡元培这时与国民党内反蒋的邓演达、陈铭枢来往，参与策划倒蒋活动。他们商定，看准时机在军事上占领闽粤一带，然后由蔡元培领衔发表对时局的宣言，呼吁和平、停止内战、一致对外。
陈枢铭后来回忆：“其时，我认为蔡元培有政治威望，择生(即邓演达)有群众基础，我有军事力量，我们三人合作计划实现，定可另开一新局面。”
恰在随后，发生了震惊国人的“九一八”事变，日本占领中国东北。为避免国内的政治分裂，使外敌有隙可乘，蔡元培与陈枢铭遂放弃倒蒋的计划。
这时蔡元培的身份仍是受蒋介石指派的南京方面谈判代表。但在谈判中，蔡元培没有替蒋介石说话，他抵广东后不久，即接受广东方面提出的和解条件：任命陈铭枢为京沪卫戍司令，调他的十九路军驻扎京沪一带。接受把蒋介石下野做为双方和解的先决条件。
闻知蔡元培轻易接受粤方条件、以自己下野促成双方和解，蒋介石十分生气，第二天即致电斥责。支持蒋介石的李石曾、吴铁城等也纷纷致电蔡元培，表示反对。
“九一八事变”之后，蒋介石提出“攘外必先安内”的政治策略。一方面下令张学良的东北军撤出东北，将中国大片疆域拱手让与日本人。另一方面加紧对共产党的围剿，全然不顾国内一片抗击日寇的呼声。这时候反对蒋介石的国民党高层也给蒋介石更大的压力，他们逼迫蒋介石交出权力。为了给国民党内外一个交代，蒋介石只好第二次下野。
蒋介石第二次下野，从1931年12月15日开始，到1932年1月28日结束，历时只有一个多月。由于蒋介石共进退的财政部长宋子文也宣布辞职，于是南京国民政府人财两空，政府混乱。这样一来，国民党内又响起起用蒋介石的呼声，于是蒋介石顺理成章地第二次复出。
对蒋介石的这一次复出，蔡元培非但没有表达欢迎之意，反而在汪精卫邀请他加入蒋汪联合政府的时候予以回绝。
他说：“救国必须分工，自献宜稽效率。运筹帷幄之内，折冲尊俎之间，实非墟如弟者，所能助力。若强作解事，相与周旋，隔靴搔痒，徒乱人意；不如择性所近，尽力所及，竭一得之愚，求几分之效，比于不贤识小，借告无罪云尔。”
至于蒋介石对蔡元培，其实从没有好感，只不过是利用蔡的名声和人脉。这在蒋介石的日记中可看出，“惟其在教育上与本党主义之功罪而言，以吾所见者，但有罪过而已，尤其是教育受其乡愿式之影响为更恶劣也。”
从蒋氏这一日记中不难看出，蒋对蔡其人，乃至对蔡所从事的教育事业是何态度。