罗振玉在王国维的生命里一直扮演着雪中送炭的贵人角色。在湖北农学院任职期间，罗振玉因历年所翻译的农书热销，经济收入颇丰。罗振玉知道王国维多年来想要到国外留学求知的愿望，借着清政府鼓励留学的东风，他帮助王国维实现了这个期望已久的梦想。
1900年春，王国维为参加出洋考试及安排赴日留学事奔波，在罗振玉的资助及藤田、田岗两位日本教师的帮助下，终于在1900年12月赴日本东京物理学校学习。
初到国外，人生地不熟且不说，语言沟通便是第一大障碍，但是这些对于王国维来说都不是问题。首先，他曾在东文学社学习了两年半的日文，日文可以说是信手拈来，能说会写，语言障碍便不存在了。再者，他在上海的时候曾和藤田丰八、田冈佐代治一起共事了很久，对日本的风俗文化也比较了解。而且藤田丰八还给王国维介绍了很多他在日本的熟人，帮助王国维来安排衣食住行。
刚到一片新天地里，留学生们对周身的一切新鲜事物都具有强烈的探索欲望：赴馆会、跑书店、赶集会、听讲演......而王国维极为不同，留学生们心之所向的事物王国维一概自动过滤掉，切实的做到了“两耳不闻窗外事，一心只读圣贤书”。王国维早在《时务报》任职期间就显现出了这种坚定的意志力，他只做好自己分内的工作，对时务一概不过问。也许这也是他能在学术上取得巨大成就的原因之一。屋外翻天覆地的革命浪潮席卷而来，王国维却稳如泰山般勤勉于功课。
王国维在日本就读两个月后，罗振玉受刘坤一、张之洞两位封疆大吏的委托，带领两湖书院的师生前往日本考察教育。罗振玉来到日本之后，对留学生们卷入反清革命漩涡的现象，感到非常不满，王国维对此也颇为不屑一顾。在留日学生当中，王国维显得颇为默默无闻，没几个人知晓他的存在。有句话说得好，流水不争先，争的是滔滔不绝，王国维就是这句话的完美诠释者。
王国维就读于东京物理学校，白天读英文课，晚上钻研数学，以便为之后学习物理知识打好基础。初来乍到，功课繁重，学业上的压力使得王国维的脚气病复发，于是在1901年农历四月二十六日由东京返回上海，五月回到家中养病。（在这里插一句，很多人以为脚气病不算病，殊不知脚气病非寻常小疾，严重时根本寸步不行，年轻的陈寅恪先生也饱受此病的困扰。）8月，待脚气病有所好转，又赴武昌农学校任编译。
王国维的编译工作，始自在东文学社时期，日本留学后，他又在罗振玉办的《教育世界》发表了大量译作，继而成为该刊的主笔和代主编，通过编译，并加以自己的论述，介绍了大量近代西方学人及国外科学、哲学、教育学、美学、文学等领域的先进思想。
1902年10月，王国维先后接到了京师大学堂和通州师范学堂的邀请。京师大学堂，是北京大学前身。作为戊戌变法的“新政”之一，学校创办于1898年7月3日，是中国近代第一所国立大学创办之初也是国家最高教育行政机关，京师大学堂的成立标志着中国近代国立高等教育的开端。能进入京师大学堂任职，是当时很多学者都心之向往的。
通州师范学堂最初叫作“民主通州师范学校”，1902年由张謇[jiǎn]着手筹办，是中国最早建立的师范学校之一。通州师范学校的创立，在中国近代师范教育史上占有一定的地位，张謇还曾说过：“中国之有师范学校自光绪二十八年始，民间之自立师范学校自通州始。”两所学校都各有所长，但是对比看来，京师大学堂比通州师范学堂更有名气。一般人都会选择京师大学堂。但王国维最终却选择了通州师范学堂。他认为江苏通州师范学堂距离浙江海宁比较近，方便自己照顾家里的生活，而且通州师范学堂的邀请是受罗振玉举荐的。除此之外，王国维对于张謇想以教育救国的方式很是佩服。
通州师范的校舍在通州城东南的千佛寺。这里三面临水，幽深静谧，非常适合休养生息。王国维住在一间小楼房里，拉开窗帘，可以望见远处的峰峦参差起伏，天光共水光一色，仿佛置身于仙境一般。在这样令人心旷神怡的景色中，王国维诗兴大发，创作了很多读之令人口舌生香的诗词。这样的环境，渐渐的使王国维忘却了尘世的苦痛，进入了忘我的境地。更多的时间，王国维还是沉溺于书本中，书本给他带来的不仅是未曾涉及的知识，还有精神上的满足。
但是，王国维在学校并不受学生们的欢迎。这里的学生大多是举贡生监出身，对于非科班出身的老师王国维多少有点瞧不起的意思。他虽到日本进修过，但当时通州师范学堂聘请了很多专业的日本教师，所以在这一方面，王国维也没有什么优势。还有，当时王国维年仅26岁，很多学生觉得他资历尚浅，文化水平也不足以在这里任教。在各种压力下，王国维仅在通州师范学堂待了一年就辞职回家了。
王国维在通州师范学堂的这段时间，虽然教学上不是很愉快，但其他方面也算是收获颇多，他积累了一定的教学经验，了解当下中国教育现状，还写了十多首诗歌。王国维在这段时间写的诗中曾多次提到“时时读异书”，所谓异书是指德国哲学家的著作。在东文学社求学的时候，一次偶然，王国维得见田冈佐代治在文章中引述康德与叔本华的学说片段，便对这两位哲学家的论说产生了敬佩之情。
康德是德国的哲学家、作家，德国古典哲学的创始人，他的学说深深影响了近代西方哲学，并开启了德国古典哲学和康德主义等诸多流派，是德国思想界的代表人物。叔本华也是德国著名的哲学家。是哲学史上第一个公开反对理性主义哲学的人并开创了非理性主义哲学的先河，也是唯意志论的创始人和主要代表之一，认为生命意志是主宰世界运作的力量。
这些哲学家的著作都是用德文写的，为了读懂这些书，王国维在学习英文和日文的同时，开始兼顾德文的学习。康德的书对于哲学入门者来说晦涩精深，王国维多次读不下去，不免中断，而叔本华的书却让王国维兴致勃勃。入南洋公学后，在藤田丰八的指导下，他又读了《哲学史》和《哲学概论》。接着攻读康德的《纯理性批评》、叔本华的《意志及表象之世界》。