囊中羞澀的毛澤東考取了不收學費的湖南省立第四師範校，這時他19 歲。第二年，學校並入湖南省立第一師範學校。時的湖南一師會聚了不少人才，毛澤東在這裏遇到了很多良師友，而他自己也逐步從一個意氣風發的少年成長為成熟英俊青年。
毛澤東再也不是那個調皮好動的私塾學生了。他上課時別認真，聽課筆記上密密麻麻地寫滿了老師講的內容，課後閱老師提到的著作，書的邊空上到處標注著體會和想法，遇到疑的問題，他就找老師和同學請教、探討。他的時間總是安排得井有條，日程表擠得滿滿的。早上起床後讀英語，白天上課，晚上習，熄燈了，就到走廊上借著昏暗的燈光繼續讀書。
通過努力學習，毛澤東在這幾年中積累了豐富的知識，思越來越開闊。在埋頭讀書的同時，他對“窗外事”也十分關心。每天都要花很多時間讀報，讀報時手邊放著字典、地圖和筆記本邊讀邊查閱和做筆記。漸漸地，他對國家大事了如指掌，同學們此送了他一個外號叫“時事通”。
“時事通”並不滿足於高談闊論，他還要切實地了解社會和活在下層的人民。有一年暑假，他約上好朋友一塊去旅行考察，了鍛煉自己，出發時特意不帶一分錢。一路上，兩人靠著給人寫聯和拜訪有錢的紳士，徒步走了近千裏路，對民間的生活和人的疾苦有了切身的體會。同學們聽說後都對他們的勇氣表示佩，一個同學說：“潤之，你可真是身無分文，心憂天下呀。”毛澤謙虛地笑笑，說：“天下事是年輕人的責任，我們都應該盡一份才對哩，當然現在我們還是應當從小事做起，慢慢積蓄。”
毛澤東確實是樂於做些實實在在的“小事”的。他主持編寫了反對袁世凱與日本簽訂喪權辱國的“二十一條”的宣傳冊子，在學校裏引起了強烈的反響。他主辦了工人夜校，無償地教工人讀書認字，提高貧苦人的文化水平。他還和誌同道合者一起發起成立了一個介於學術和政治之間的團體——新民學會，這個學會的成員後來有很多都成為走在時代前列的人物。