把张国焘推上历史前台的是五四运动。五四运动爆发时，张国焘是北京学生联合会讲演部部长，讲演部是各校运动积极分子云集的地方，人数众多，仅北大就有800多人。张国焘把这些人分别组成若干讲演团和讲演小队，到北京城内外街道、火车站以及集镇等地露天讲演，散发及张贴宣传品，宣传抵制日货，揭露北京政府和亲日派。

在这场由游行最终演变为痛打卖国贼的事件中，张国焘始终冲在前面，并成为第一批被抓的学生领袖。6月7日，北京大学门口，全体学生们热烈欢迎张国焘等出狱。张国焘挺着-膛，昂首迈步，走在队伍最前排，像个从前线凯旋的英雄。张国焘的能力和才华是出类拔萃的，但他为人心-狭窄，虚荣心强，好强争胜，容不得别人对他的反对。

6月中旬，全国学联在上海成立，张国焘作为北京学联的代表前往上海出席大会，他被推选负责总务工作，对此职务，张国焘十分不满。而此时，有五四运动总司令之称的陈独秀和北京学联11位重要负责人被北京政府逮捕。消息传到上海，在沪的北京学生代表决定，派不愿在全国学联就职的张国焘立即返京，组织营救工作。当时北京学联正群龙无首，张国焘旋即被推为总干事。对于这个职位张国焘很满意，颇有成就感，工作十分积极。他不仅主持会议，指导内部工作，还负责对外通讯联络，沟通各校学生意见等等，忙得不亦乐乎。他后来在回忆录中写道：我忙得有一个月没有回到自己的寝室了，疲倦了就在办公室的睡椅上躺一会，吃饭也在办公室，每天工作十六个小时。

但是一次次请愿的失败让张国焘失去了往日的热情，他开始反对学生请愿，并申诉自己的理由说：学生无后盾！他转入北大哲学系，决定一心完成学业，以期将来功成名就。