被捕学生在拘留所范围内，行动还算自由，甚至可以踢足球。他们马上在拘留所内组织起一个“被捕学生联合会”，和外面的学生会一样有评议部、干事部，有庶务股、交际股之类的机构。
前往拘留所慰问学生的各界人士，络绎不绝。北京的基督徒邀请学生们到他们的布道坛去演讲。梁启超的弟弟梁启雄受广东同乡之托，送了一千元给学生，但学生们拒绝接受，并在报纸上刊登广告，表示不接受一切金钱捐助。
4日下午，北京15所女校的学生也冲出校园，到总统府请愿。她们顶着狂风，排着整齐的队列，据在场的女学生吕云章记述，“女师师范部学生一律是淡灰裙、淡灰上衣，专修科学生则是蓝布褂、黑裙子，后头一律都梳一个髻；附中的学生也是淡灰裙、淡灰制服，头上则是左右一边梳一个小髻。队伍从下午1时后陆续出发，到总统府前变换队形排列站立，等代表们向军警交涉……好几个钟头之久，没有一个人坐下休息。”
钱中慧、吴学恒、陶斌、赵翠兰四名代表们进入总统府后，没见到徐世昌，只能向总统的秘书递交了请愿书，请他转达。女学生们提出四点要求：一、大学不能作为监狱，请从速释放被捕学生。二、不应以对待土匪的办法对待高尚的学生。三、以后不得命军警干涉爱国学生的演说。四、对学生只能告诫，不能拘禁虐待。吕云章《五四运动中的北京女学生》。共青团中央、全国学联、中国社会科学院主办《五四运动纪念馆》，http://54china1840-1949netcn。女学生的行动，在中国这个极端保守的孔儒之邦，是破天荒的壮举。
自傅增湘辞职躲到西山之后，袁希涛勉强支撑，亦已山穷水尽，无计可施，惟有效法蔡、傅，三度请辞，跳出这个烦恼场。4日，钱能训召开内阁会议，安福国会议长王揖唐也参加了，他提议由傅岳棻接替袁氏。傅岳棻是湖北省武昌人，曾任山西大学堂监督，民国后任北洋政府国务院铨叙局佥事、参事，与安福系关系密切。钱能训病急乱投病，无论谁自称有办法解决学潮，他都一概照准了。嗣经阁议通过，任傅岳棻为教育次长，摄行部务。
傅氏提出两项解决学潮办法：一、请军警当局撤去对付学生的军警。二、由部与学校会同劝告学生回校，恢复原状。钱氏忙不迭一口答应。傅氏再就商于各校长和教职员，大家也都赞成。于是，由教育部派两名官员，会同各校长到北大法科斡旋。
这时胡适陪同杜威，已到了北京，他震惊地感到，北京大学——甚至整个北京——与他离开时，已是天上人间。“北河沿一带，有陆军第九师步兵一营和第十五团驻扎围守。从东华门直到北大第三院，全是兵士帐棚。”胡适《五四的第二十八周年》。《胡适时论》（一），六艺书局，1948年版。这简直是对神圣的教育事业的亵渎，打算二十年不谈政治的胡适，也忍不住拍案而起。
刘半农执笔起草了《致本校全体教职员诸君函》，在校内征集签名，声援学生。6月9日，胡适与陈大齐、沈士远、刘半农等北大老师和罗家伦、狄君武等学生，一起到警察厅交涉释放被捕学生。胡适又去探望被捕学生，他对外界表示，他们的待遇十分悲惨，缺少被褥和食物，受伤和生病的也得不到医治，呼吁教员给学生们送些面包。周策纵后来说：“胡适对学生在学校拘留所的悲惨遭遇大概有点夸张。”但当时为了激起社会舆论对学生的关注，这种夸张是可以理解的。各校教员以私人名义，买了三千个馒头送给学生。
与此同时，上海方面的紧张空气，一天比一天加剧。自从罢课以后，学生不断与商界联络，寻求支持。到6月4日，北京的消息传来，上海市民的情绪，一发不可收拾，有如炸药遇上了洋火，开始爆炸燃烧。学生们涌上街头演说，散发传单，号召工商界支持学生的爱国行动。
上海是中国第一大商埠，商人给人的印象，一向是不问政治，惟利是图。然而，6月5日，震惊全国的上海大罢市，却在学生的鼓动下，突如其来地爆发了。最令人惊讶的是，这次罢市并非商会的统一行动，而是先由南市的中小商户发起，所有店铺一律关门，停止营业；邻近法租界的商铺也跟随关门了，紧接着，法租界、公共租界的商铺也起而效之。罢市潮就像倒了多米诺骨牌似的，从南市迅速向闸北蔓延。到中午时分，全市已经没有一家商店开门做生意了。
罢市以后，人们忙着在店铺外张贴“还我自治，还我学生”、“爱国自由，不受干涉”、“压力无用”等标语；各团体纷纷致函、致电北京，要求罢免曹、陆、章三大员，释放被捕学生。蒋梦麟描述：“成千上万的人在街头聚谈观望，交通几乎阻塞。租界巡捕束手无策。男女童子军代替巡捕在街头维持秩序，指挥交通。由剪了短发的女童子军来维持人潮汹涌的大街的秩序”。对罢市并不十分热心的上海总商会，发出紧急通告，告诫商户：“此次商界罢市虽激于义愤，而一切举动务求文明，勿酿意外。”
当天下午，上海学生会邀集社会各界名流，在总商会举行会议，与会者包括上海工商界大亨虞洽卿、江苏省教育会副会长黄炎培、蒋梦麟、张东荪、叶楚伧等人，学生代表有段锡朋、许德珩、朱承询。由何葆仁主持。会议以“上海商学工报联合会”名义，发表对内宣言，表明其立场为：一、国贼不诛，誓不开市。二、纯粹为对内的行为，对外概守相当的敬礼与友谊。三、尊重市场秩序，拥护法律之自由。四、辍业不效，则更求多数之应援，待公道之裁判。会议决定成立一个包括工、商、报、学界的全国性联合机构，定名为“全国各界联合会”。
罢市的多米诺骨牌，瞬间扩散至宁波、杭州、苏州、松江、南京、扬州、镇江、九江、武汉、天津、济南等地。继罢课、罢市之后，上海工人也发起了罢工运动。内外棉第三、四、五厂、日华纱厂、上海纱厂、商务印书馆印刷工人、祥生船厂、船坞铜匠铁匠、江南船坞、铜铁机器工人、浦东和平铁厂、锐利机器厂、札新机器厂、沪宁、沪杭两路机师工人、浦江各轮船水手、沪南商轮公司、南市电车、英美电车公司、华洋德律风公司接线生、中国电报局等，纷纷加入罢工行列。仅上海一隅，至少有43家工厂、公司和公用事业机构，卷入了罢工潮中。
6月5日，上海宣布戒严。警察殴打演讲学生，并拘捕百余人。上海公共租界工部局禁止散发抵制日货传单。
［蒋梦麟说］几天之内，罢课成为全国性的风潮。上海附近各城市的商店和商业机构全都关了门。上海是长江流域下游的商业中心。这个大都市的心脏停止跳动以后，附近各城市也就随着瘫痪，停止活动，倒不一定对学生表同情。蒋梦麟《西潮·新潮》。岳麓书社，2000年版。
当时，由于受到广州军政府内桂系的排挤，孙文愤然辞去大元帅职务，离粤赴沪，居于上海法租界，潜心著述。5月4日以后，北京的消息陆续传来，有党人写信询问他的态度，他也无暇复信，由旁人代复：“中山先生同属国民一分子，对诸君爱国热忱，极表同情，当尽能力之所及以为诸君后盾……尚望诸君乘此时机，坚持不懈，再接再厉，唤醒国魂。”孙文《复陈明汉函》。《孙中山全集》（五），中华书局，1985年版。
孙文在私下谈话，对五四运动大加褒扬，但在报刊上，却一直没有公开发表支持言论。一位老同盟会员忍不住写信给他，质问何以对青岛问题，一言不发。“顾此次外交失败，凡有血气者，莫不奋起，乃我公噤不一语，以开国之伟人，效刘胜之寒蝉，真令人百思不解其故。蜚语传来，谓我公与徐（世昌）、段（祺瑞）一鼻孔出气，然耶？否耶？”孙文简单地回答：“近日闭户著书，不问外事。”孙文《批马逢伯函》。《孙中山全集》（五），中华书局，1985年版。
5月20日，孙文所撰《孙文学说》一书，在上海出版。本书的中心思想，就是“知难行易说”。对于革命的学说，“行之非艰，知之惟艰”。但就在孙文伏案著书之际，全国学生不仅已经“知”，而且已经“行”起来了；不仅学生行起来，连工人也行起来了。
当戴季陶告诉孙文：“就这次的现象看来，工人直接参加政治社会运动的事，已经开了幕”，孙文断然回答：“中国现在不但工人没有知识，连号称知识阶级里面的人，也是一样没有知识。”言下之意，他们的“行”，并不是出于“知”，所以是危险的。他说：“我们要晓得，群众的知识是很低的，要教训群众，指导群众，或者是教训指导知识很低的人，最要紧要替他们打算，不好一味拿自己做标本。这样的去做工夫，方才有趣味，方才得到研究的益处，方才能够感化多数的人。”孙文《与戴季陶谈话》。《孙中山全集》（五），中华书局，1985年版。
罗家伦、张国焘、康白情、许德珩等学生领袖，曾拜访孙文，希望得到他的鼓励与支持。孙文则开始“教训、指导”这些学生，和平抗议并不算“知”，只有武力革命才是真正的“行”。他说：“你们反抗北京政府的行动是很好的；你们的革命精神也是可佩服的。但你们无非写文章、开大会、游行请愿、奔走呼号。你们最大的成绩也不过是集合几万人示威游行，罢课、罢工、罢市几天而已。如果我现在给你们五百支枪，你们能找到五百个真正不怕死的学生托将起来，去打北京的那些败类，才算是真正革命。”
满腔热情的学生们，并不认同他的说法。许德珩回答：“孙先生也掌握过几万人的部队，何以革命还是失败了呢？新文化运动反对旧思想、旧势力，在那里艰苦奋斗，学生们赤手空拳不顾生死的与北京政府抗争，只因为没有拿起枪来，就不算革命吗？”学生们“以‘初生牛犊不怕虎’的精神和他（孙文）剧烈辩论三个钟头，而他始终娓娓不倦，越辩越起劲，硬是要说服我们！”罗家伦《五四的真精神》。《罗家伦先生文存》（一），台湾，中国国民党中央委员会党史委员会，1989年版。
各地声援北京学生的浪潮，受到上海事态的刺激，迅速蔓延高涨。北京学生“一刹那间，个个悲欢交集、哀痛淋漓，而声势遂大振”（罗家伦语），态度愈加强硬，不肯向政府让步。6月5日，有五千多学生向警方自动要求入狱。
经过各方斡旋，大学外面的军警，终于全部撤走。但被拘学生宣称，政府无故逮捕，又无故撤退军警，形同儿戏，为尊重法律和学生的人格起见，不得圆满的结果，决不出拘留所。学生们的心理，如罗家伦所说：“因为他们一出来要减少了天津及上海方面的紧张空气。”
教育部派员苦劝学生出狱，学生们不听。徐世昌又派一名官员，偕教育部专门、普通两司长，到拘留所向学生们低声下气道歉，学生们还是不理。“到了第二天，步兵统领衙门和警察所却派人来道歉，他们才肯出来，还有拘禁在警察所和步兵衙门里面的，他们请他们出来，而却不肯，以后预备了汽车和爆竹送他们出狱，还是不肯。最后一个总务处长连连向他们作揖说：‘各位先生已经成名了，赶快上车吧！’”罗家伦《蔡元培时代的北京大学与五四运动》。台湾，《传记文学》第54卷第5期，1978年5月。学生们这才离开拘留所，在同学的夹道欢迎之下，踏着一片欢呼声和军乐声，昂昂然返回各自的校园。
蒋梦麟为之感叹不已：“各地学生既然得到全国人士的同情与支持，不免因这次胜利而骄矜自喜。各学府与政府也从此无有宁日。北京学生获得这次胜利以后，继续煽动群众，攻击政府的腐败以及他们认为束缚青年思想的旧传统。”蒋梦麟《西潮·新潮》。岳麓书社，2000年版。
