1919年5月4日，是中国近代史上具有划时代意义的一个日子。这天，北京的3000名大学生汇集天安门广场，举行声势浩大的示威游行，高呼“还我青岛”、“外争主权，内惩国贼”我等口号，抗议巴黎和会把我国的山东主权转让给日本，这就是我国近代史上伟大的“五四”反帝爱国运动。
“五四”运动爆发时，梁启超远在海外的巴黎。他虽然没有直接参加5月4日北京青年学生的爱国行动，但他的心却与广大爱国青年息息相通。为收回山东主权，梁启超与全国人民一道与日本帝国主义和国内反动军阀进行了长期不懈的斗争。
山东，是我国北部的一个临海省份，面积15万多平方公里，其东部山东半岛伸入渤海、黄海之间，半岛两测的胶州湾、威海、烟台、龙口等地，有适宜于建设军、商港口的良好地势。19世纪末，在帝国主义侵略中国的“割地狂潮”中，山东沦为德国的势力范围，1914年7月，第一次世界大战爆发后，日本帝国主义乘欧州列强忙于战争，无暇东顾的机会，加紧对中国的侵略。9月，日本即借口对德宣战，出兵我国山东，占领青岛。对于日军的这一侵略行经，梁启超带头在政府内提出抗议。10月2日，梁启超在参政院第15次会议上提出“紧急动议”揭露日本在山东的军事行动是破坏我国主权，目的决非占领胶州一地，而是要把整个山东变为“第二之东三省”。他强烈要求袁世凯政府必须就山东最新形势的发展与日交涉，彻实保护山东人民的生命和财产安会，维护中国主权。
对于梁启超带头反对日本侵略我国山东，日本军国主义者十分恼怒，他们骂梁启超“忘恩负义”。但梁启超则理直气壮地表示，自己决不会因曾受日本政府10多年的庇护而背叛自己的祖国，放弃对于国家的责任。梁启超这样反问道：“若谓吾曾受日本保护10余年，即当放弃其对于国家之责任耶？试问日本保护鄙人之初心，岂非鄙人为一爱国者，循国际法上保护国事犯之大义耶？使鄙人而非爱国者，则日本昔时保护之不当也。使鄙人为爱国者，则日本今日之责备不当也”。
1915年初，梁启超又不顾日本军国主义的威胁利诱，积极参加全国人民反对日本“二十一条”的斗争。他先后在杂志上发表《中日最近交涉平议》、《中日时局与鄙人之言论》、《交涉乎，命令乎》等文，揭露日本政府所谓的“维护东亚之和平”，出兵中国，无非是趁欧美无暇东顾之机，独占中国。他劝告日本放弃侵略中国的野心，指出夺人国者到头来必然以失败告终，日本军国主义者妄图把中国变成第二个朝鲜是根本办不到的。同时，梁启超也告诫袁世凯政府切勿为祖国罪人，承诺日本的侵略要求。
1917年初，看到德国在第一次世界大战中已呈现出败势，为使中国战后能够收回德国在山东的主权，梁启超坚决主张中国加入协约国一方，对德绝交、宣战。他在分析战后的形势后正确指出，参战是中国跻身国际社会，增强国际地位的一个大好机会，欧战结束后，各国将来的命运，大半将由各国在和平会议上的席位决定，我国将来列席和平会议，能多大程度保全中国主权虽不得而知，但如不参战，我国战后肯定会被摈除在和平会议之外，这样，我国的命运就将完全由他国处置决定，后果不堪设想。为实现对德宣战，梁启超不但与汤化龙、蔡元培、刘彦、张君劢等成立国民外交后援会，宣传对德宣战的意义，而且卷入黎元洪和段祺瑞之间的府院之争，与段祺瑞合作，推动中国对德宣战这一外交政策的实现。1917年8月14日，梁启超亲自为段祺瑞政府起草对德宣战书，并在宣战书上署名。这样，便为后来中国代表在巴黎和会上要求收回德国在山东的权益提供了有力的依据。
1918年欧战结束后，梁启超这时虽然离开了政坛，便仍十分关心中国在和会上的命运。他一方面为北京政府在和会上所提各项要求献计献策，另一方面又以一个社会名流的身分，多次拜访英、美、法、日驻华公使，呼吁各国放弃在华特权，修改中外不平等条约。在与日本代理公使宫泽的谈话中，梁启超沉重提出日本应将德国在山东的权益归还中国，指出：“我们自对德宣战后，中德条约废止，日本在山东继承德国权利之说，当然没有了根据”。1918年12月28日梁启超前往欧州游历，除考察西方文化外，他的另一个重要使命，也就是要以中国民间代表的身分，在和会上伸诉中国的“冤苦”，为巴黎和会中国代表作外交后援。
在巴黎和会上，梁启超作为中国民间代表，在收回山东主权问题上，的确起了中国外交代表不能起的作用。1919年2月梁启超刚到巴黎，就将他在旅途中所作的《世界和平与中国》一文，译印成英法文，广为散发，申明中国在这次和会上的基本要求。其中特别强调，胶州湾、青岛及山东路矿应一并由德国归还中国，指出只有公正解决中国问题，世界和平才有真正可言。此后，围绕山东问题，梁启超在许多场合重申中方立场，争取欧美等国的同情和支持。针对日本以对德作战有所牺牲为借口占据山东，梁启超专门在巴黎《时报》发表文章，予以批驳，义正辞严地指出：“胶州湾德国夺自中国，当然须直接交还中国，日本不能藉口牺牲有所要求。试问英美助法夺回土地曾要求报偿耶？”在一次万国报界俱乐部举行的欢迎宴会上，梁启超又就山东问题慷慨陈词，当着世界各国记者的面，宣告：“若有别一国要承袭德人在山东侵略主义的遗产，就为世界第二次大战媒，这个便是和平公敌。”梁启超的这番演讲，四座为之鼓掌，弄得当时在场的五名日本记者极为狼狈。对此，日本政府也十分恼怒，便在舆论界制造谣言，无中生有，把这次宴会说成是由中国当局私下运动出来的。
作为巴黎和会的民间代表，梁启超还与国内民间组织保持密切联系，及时将和会情况报告国内，鼓动国内人士敦促北京政府在山东主权问题上坚定立场，支持中国代表在巴黎和会的斗争。3月11日，梁启超将段祺瑞政府去年9月与日本私订密约，致使中国代表在山东主权交涉上处于不利地位的情况，致电国内外交委员会委员汪太燮、林长民，指示他们在国内采取补救行动，取消密约。4月24日，也即巴黎和会正式决定由日本承袭德国在山东权利的前六天，梁启超又将这一消息及时报告国内，要求发起拒签对德和约运动。国内的外交委员会委员林长民在接到电报后，即根据梁启超的意思，起草了一篇题为《外交警报敬告国民》的文章，5月2日在《晨报》头条位置，以“代论”形式发表。林长民的这篇文章写得极富煽动性，一开头就发出“胶州亡矣！山东亡矣！国不国矣！”的警钟，说：“此恶耗前二日仆即闻之，今得梁任公电，乃证实矣。”这篇文章发表后，立即在社会上引起巨大反响，各政团和组织纷纷召开会议，力图补救。5月3日晚，北大学生1000多人在法科大礼堂召开大会，决定于翌日齐集天安门，举行学界示威游行，抗议政府的外交失败，具有划时代意义的“五四”运动由是爆发。
由于梁启超与“五四”运动的关系，亲日派曹汝霖、陆宗舆、章宗祥，以及与段祺瑞关系密切的安福系，对他恨之入骨。他们颠倒黑白，指鹿为马，诬蔑梁启超接受外国贿赂，卖国求荣；指责梁启超煽动不明真相的青年闹学潮，等等。他们甚至在国会内提出“弹劾案”，要求惩办梁启超。但所有这一切，丝毫没有动摇梁启超的爱国立场。1920年春，梁启超回到国内后，致书总统徐世昌，肯定“五四”青年学生的爱国热情，要求释放被捕青年学生。同时，针对当时国内流行与日本直接交涉山东问题的说法，梁启超一再发表意见，呼吁北京政府在山东主权问题上必须坚定立场，决不可与日本直接进行交涉，否则，拒签和约的努力将前功尽弃。在中国人民长期不懈的斗争下，山东问题终于在一年后的华盛顿会议上得到解决。