由于父亲不赞成他这种漫无目的的读书生活，停止了对他的经费支持。同时，他寄居的湘乡会馆也被一些遣散的湘乡籍士兵所占据，这些人经常在住地寻衅滋事，毛泽东无法在此安静地读书自学，只好决定重新回到学校里读书。

正在这时，他发现了一条招生广告。湖南省立第四师范学校招收新生，学习期间不收学费，膳宿费也很低，毕业后即可担任老师。这引起了毛泽东的兴趣。1913年春，毛泽东考入了这所学校。第二年春，学校被合并到第一师范，毛泽东在第八班。在这里，毛泽东前后共做了五年半的师范生，直到1918年夏毕业。湖南第一师范坐落在长沙南门外妙高峰下，面对滔滔北流的湘江，东侧靠着粤汉铁路，隔江就是远近闻名的岳麓山。学校创办于1903年，最初称湖南师范馆，前身是南宋著名理学家张棫讲学的城南书院，与朱熹讲学的岳麓书院仅有一江之隔。学校还先后聘请了一批学识渊博、思想进步、品德高尚的教师，如杨昌济、徐特立、方维夏、王季范、黎锦熙等。与毛泽东差不多同时进校的追求进步的青年有蔡和森、张昆弟、周世钊、李维汉等，本来已经是秀才、比毛泽东大17岁的何叔衡也一起考了进来。

在湖南第一师范学校读书期间，毛泽东深得一些进步教师的赏识和同学们的佩服。学识渊博的杨昌济先生不仅对毛泽东评价很高，而且寄予厚望。1915年4月，他在日记中写道："毛生泽东，言其所居之地为湘潭与湘乡连界之地……渠之父先亦务农，现业转贩，其弟亦务农，其外家为湘乡人，亦农家也，而资质俊秀若此，殊为难得。余因以农家多出异材，引曾涤生、梁任公之例以勉之。"①在临去世前，杨昌济还曾致信挚友章士钊，向他推介毛泽东和蔡和森，说："吾郑重语君，二子海内人才，前程远大，君不言救国则已，救国则必先重二子。"②毛泽东也深为敬服杨先生的为人与学问，不仅多次前往杨家当面请教，而且还请其担任自己组织的一个哲学研究会的导师。毛泽东在1915年写给友人的一封信中说："弟观杨先生之涵宏盛大，以为不可及。"他当时深受杨先生所宣扬的唯心主义思想的影响，写了一篇《心之力》的文章，得到先生的高度评价，给了100分。

此外，毛泽东与徐特立、方维夏、黎锦熙等老师之间也常有往来。仅1915年4至8月份，毛泽东就前去拜访黎锦熙先生近20次。黎在赴京应聘到教育部当教科书特约编辑员之后，仍与毛泽东有书信往还。黎在在日记中也对毛泽东多有赞赏，说他"可大造"。

在所学课程中，毛泽东把学习的重点放在修身、哲学、国文、历史和地理等几门上，而对数学、图画等不够重视。他提出了"先博而后约，先中而后西，先普通而后专门"的治学之道。他每天总是在天色微明时就起身，晚上熄灯后还要借外面的微弱灯光苦读，常年坚持不懈。从先秦诸子到明清时代思想家的著作，从二十四史到司马光的《资治通鉴》，从《昭明文选》到《韩昌黎全集》，从顾祖禹的《读史方舆纪要》到本省的县志，他都认真阅读。他在给好友萧子升的信中共开列了77种古代经、史、子、集的必读著作。

毛泽东还极为赞同徐特立老师"不动笔墨不读书"的读书方法，也就是在阅读古书时，要经过认真的思考和消化，把自己的心得和看法写下来，其中包括对书中同意或不同意的地方。毛泽东在一师读书期间，曾记下了大量读书笔记，积累起来有好几网兜。在常年的读书生活中，湖湘文化中重实学、尚实行的治学传统对毛泽东产生了很大的影响。他对曾国藩这个既重"传教"又重"办事"的人物很是推崇，在给黎锦熙的信中，他明确表示："愚于近人，独服曾文正公"。在一师求学期间，毛泽东还十分重视体育锻炼。他明确提出学校教育必须坚持德智体全面发展。他说："德智所寄，不外于身"，"一旦身不存，德智则随之而隳矣！"因此，他主张要"文明其体魄，野蛮其精神"①。他对学校只重视校际间的体育比赛而不真正关心学生的体育锻炼的做法，很不以为然。