1911年春天，毛澤東沖破家庭的阻力，順利考入湘鄉(xiāng)駐省中學(xué)，開始了長沙求學(xué)的青年時代。臨行前，毛澤東給父親寫詩言志，表達(dá)了他立志求學(xué)和男兒志在四方的豪邁情懷：

孩兒立志出鄉(xiāng)關(guān)，學(xué)不成名誓不還。

埋骨何須桑梓地，人生無處不青山！

從偏僻的農(nóng)村第一次來到新舊思想斗爭激烈交鋒的長沙，毛澤東視野大開。他除了讀書，開始更多地關(guān)注社會變革。在長沙，他第一次看到革命派辦的《民立報》，由此得知孫中山領(lǐng)導(dǎo)的同盟會的革命活動和革命民主主義理論。他以極大的熱情關(guān)注《民立報》并成為它的忠實讀者，逐漸認(rèn)同這些革命言論。不久，辛亥革命爆發(fā)。毛澤東決定投筆從戎。恰逢長沙革命黨人于10月24日起事，成立湖南軍政府，他隨即投入長沙革命軍。然而，辛亥革命的勝利果實很快被袁世凱竊取。毛澤東備感失望，決定退出新軍，繼續(xù)讀書，以探索新的思想。

1912年春，毛澤東以第一名的成績考取湖南全省高等中學(xué)校（次年改為第一中學(xué)）。后因該校管理嚴(yán)苛，令人窒息，半年后他決定退學(xué)自修。同年7月，毛澤東給自己制訂了龐大的自學(xué)計劃，每天從寄住地長沙新安巷的湘鄉(xiāng)會館，步行3里路到瀏陽門外定王臺的湖南省立圖書館自學(xué)。從這時起，毛澤東風(fēng)雨無阻，每天圖書館一開門，他就進(jìn)去，中午吃兩塊米糕，直到關(guān)門才離開。在自學(xué)的這半年里，他按照自己的計劃博覽群書，思想再次得到升華。這段的自學(xué)經(jīng)歷，對他人生的影響極大，其中一個重大轉(zhuǎn)變就是，他開始把目光投向世界，在思想層面上，他開始轉(zhuǎn)向資產(chǎn)階級民主主義。

就在毛澤東翱翔于知識的天空時，遠(yuǎn)在家鄉(xiāng)的父親得知兒子在長沙“無所事事”，便拒絕繼續(xù)資助他。經(jīng)過慎重考慮，毛澤東決意報考師范學(xué)校。直接原因是為了獲取父親的資助，得以繼續(xù)求學(xué)。更重要的原因是此時毛澤東覺得開啟民智，必須從教育入手。1913年春，毛澤東又以第一名的成績考入湖南公立第四師范。次年春，第四師范合并到第一師范。

在第一范師，毛澤東遇到了楊昌濟(jì)、徐特立等學(xué)識淵博、教書育人的老師，他們的人品和學(xué)識都給正處于人生升華階段的毛澤東以極大影響。楊昌濟(jì)先生，被毛澤東稱為“一個道德高尚的人”，“給我印象最深的教員”。而楊昌濟(jì)也稱贊毛澤東為國家“棟梁之材”，刻意加以培養(yǎng)。毛澤東在一師讀書五年半，從這位恩師那里受益終身。此時的毛澤東，不僅埋頭讀書，而且開始用自己的視角觀察世界，用自己的語言和觀點分析和解剖世界。1915年以《新青年》創(chuàng)刊為號角的新文化運動，高揚民主與科學(xué)的旗幟，影響著毛澤東的政治理念和民主追求。毛澤東后來曾對斯諾回憶說，我在師范學(xué)校時開始閱讀由陳獨秀主編的雜志《新青年》，陳獨秀等人“代替了梁啟超和康有為，一時成了我的模范”。他感到，要想救中國，就必須進(jìn)行根本改造。這便是毛澤東后來在《新民學(xué)會會務(wù)報告》中所說的考慮“如何使個人及全人類的生活向上”問題的發(fā)端，也是倡立新民學(xué)會的最初思想動因。

隨著思想認(rèn)識的深化，毛澤東逐漸更多地關(guān)注社會變動，重視社會實踐和接觸工農(nóng)群眾。這時期的毛澤東還十分熱心地主持過學(xué)友會，創(chuàng)辦過工人夜校。1917年夏，他利用暑假和兩位同學(xué)徒步900余里，足跡遍及5個縣，耗時一個多月，到農(nóng)村進(jìn)行社會調(diào)查，了解農(nóng)民的生產(chǎn)、生活情況，以及各地的歷史變遷、地理概貌、風(fēng)土人情、風(fēng)俗習(xí)慣。毛澤東特別崇尚這樣的社會調(diào)查，認(rèn)為它既“鍛煉筋骨”，更鍛煉意志。與社會的實際接觸，使毛澤東體會到要改造社會必須組織團(tuán)體，聚集一大批志同道合的朋友。1917年冬，他和幾個朋友成立了以“革新學(xué)術(shù)，砥礪品行，改良人心風(fēng)俗”為宗旨的“新民學(xué)會”。1918年6月，毛澤東從一師畢業(yè)，這標(biāo)志著他完全走向社會，步入了廣闊的革命舞臺。