抗日战争爆发后，蔡元培来到了香港避难和养病。这期间他仍然为中央研究院在战争时期的正常运转而劳心劳力。
当时，中央研究院的各研究机构都已经迁到重庆和昆明等地，在困难的环境下坚持进行科研工作。蔡元培想要移居中央研究院的所在地昆明，但因为身体虚弱未能成行。王云五将蔡元培安排在商务印书馆他的临时宿舍。蔡元培与王云五得以朝夕相处三个多月时间，并得到了王云五及家人的热情照顾。香港房租贵，物价高，而每月中央研究院寄来的月薪兑换成港币，所剩无几，因此，蔡元培一家生活常常入不敷出，幸亏有王云五在经济上予以接济。
1938年2月下旬，蔡元培在香港酒店主持了中央研究院的院务会议。中央研究院的总干事朱家骅和各所所长都到港参会，在会上讨论决议了7项议案。直到蔡元培过世之前，仍然牵挂着中研院评议会改选的事情，可以说他为了国家的教育和科研事业，真正做到了“鞠躬尽瘁，死而后已”。
在香港这段时光里，蔡元培在养病之余，也专注于读书和写作。他用白话文写作《自写年谱》这部自传，共4万多字，详细的记叙了他从出生开始到去欧美考察为止的事情，包括自家家世、少年时代、科举考试、供职翰林院、从事教育、留学德国、游历法国，以及到了上海以后的活动。讲到北大时，他因为病情加重实在不便写作，这一部分的记录就比较简略了。与此同时蔡元培还应邀为书作序作跋，例如《鲁迅全集》序、任鸿隽的《古清诗存》跋等。写作之余，他也曾经向香港的商务印书馆借书来读，包括《王阳明全集》、《陆放翁全集》和《游志汇编》等。考虑到他年纪大了视力差，王云五还特地去找来了方便阅读的大字本。
虽然病居香港，蔡元培仍然心系天下。在移居香港前，他积极促成两党合作，为团结抗战出力；1938年5月20日，蔡元培受到保卫中国大同盟和香港国防医药筹赈会的邀请，在圣约翰大礼堂发表了演讲。他语重心长地告诫大家，抗战形势紧迫，大家更要保持宁静而坚毅的精神，坚定地走好每一步路，等待抗战胜利那一天的到来，而推广美育就是养成这种精神的一种好方法，要坚持下去。
刚到香港的时候，蔡元培还在家人和朋友的陪同下游览了浅水湾、香港仔等地的风景。他所居住的柯士甸一带，居民大部分是江浙人士，他们非常敬重蔡元培，每当有小孩要取名时都会来拜访他。蔡元培从不拒绝，总是用心选字，令对方满意而归。
蔡元培平时在餐饮方面并没有特别的嗜好，就是每天都要喝家乡的黄酒。大病之后，也不得不听从夫人指示严格控制，每餐只喝一杯。他在香港的晚年生活总体来说是比较拮据的，一是因为公职收入有限，二是因为需要兑换港币而且物价飞涨，他本来生活就比较清贫朴素，这样日子就更难过了。
1939年5月5日，蔡元培的长女、著名画家威廉在昆明因病去世。白发人送黑发人。听到噩耗后的蔡元培痛苦万分，身体情况更是每况愈下。
1940年3月1日，夫人周峻突然发现蔡元培的脸色不对劲，赶紧请来医生，结果是血压过低，没有什么大事。但到了3月3日，他起床后觉得头晕目眩，随后摔倒在地，口中吐血不止。
在迷迷糊糊的阶段，蔡元培仍然在为国家的前途担忧，嘴里喃喃自语，大意是倘若每个人都能心怀爱国之心而不计较个人私利，救国之路会更加平坦。第二天的凌晨三点，蔡元培在输血后再次陷入昏迷之中。1940年3月5日上午9点45分，蔡元培永远闭上了眼睛，享年72岁。他的遗体被放在香港仔华人公墓，从这一天起，我们便永远失去了这位为自由民主鞠躬尽瘁的伟大教育家。
回顾蔡元培的一生，作为知识界的杰出代表，他的身边有着许多志同道合的人。首先是才学出众的绍兴同乡李慈铭，他当年对蔡元培相当器重，在蔡元培任职翰林院时期有着密切的交往。在蔡元培心中，他是晚清文坛的压阵人物代表，也正因为如此，才有了后来蔡元培整理和刊印的《越缦堂日记》。
与蔡元培交往密切的还有同乡张元济，在科举生涯中两人一起中了举人和进士，后来又同在翰林院工作。戊戌变法失败以后，张元济与蔡元培都有着从事教育的心愿，于是一起创办了《外交报》，一起在商务印书馆完成教科书的编订工作。在五四运动时期蔡元培担任北大校长，张元济则是当时中国最大的出版机构商务印书馆的一把手，因此北大和商务印书馆也形成了良好的合作关系，《北京大学月刊》和《北京大学众书》都是由商务印书馆负责印刷的。甚至到了晚年时期，他们在事业上仍旧互相协助，促进了教育学术和文化出版的协调发展。
在蔡元培晚辈的学者友人里，必须要提到胡适。他跟蔡元培的关系密切，一方面是因为他才能出众，另一方面是因为两人很是投契，胡适自由民主的价值观以及教育主张，都跟蔡元培不谋而合。在《新青年》阵营中，胡适的《中国古代哲学史大纲》奠定了他的学术地位，由他起草的《我们的政治主张》由蔡元培领衔发表，也在激起了巨大的革命浪潮。到了20世纪30年代，蔡元培和胡适都是中华教育文化基金董事会董事，共同致力于文化科学事业的发展，积累了深厚的友谊。
最后再来说说蔡元培的三位夫人。第一任妻子王昭由同窗介绍，她勤俭持家，为人性情淡泊，无论蔡元培是仕途坦**还是不顺，都毫无怨言地陪在他身边；在思想观念上也接受了蔡元培的疏导，接受新文化，解放自小被缠的小脚。王昭因病去世后，蔡元培的家庭问题得到大家关注，于是他提出了“五项条件”，黄仲玉成为他的第二任妻子。他们共同生活的20年里，黄仲玉一直是他的贤内助，不仅在物质和精神上都无私地给予蔡元培支持，还在创办爱国女校的过程中还发挥了巨大的作用。蔡元培欧美考察期间，黄仲玉因病去世。因为工作和生活的需要续娶后，周峻来到了他的身边。周峻作为一名新时代女性，两人在工作上互相促进，生活上互相扶持，也度过了一段美好的时光，直到最后照顾蔡元培离开了这个世界。
蔡元培一生为发展中国新文化教育事业，建立中国资产阶级民主制度做出了重大贡献，堪称“学界泰斗、人世楷模”。其72年的人生历程，一路经历风雨，始终信守爱国和民主的政治理念，致力于废除封建主义的教育制度，奠定了中国新式教育制度的基础，为中国教育、文化、科学事业的发展作出了富有开创性的贡献。