青少年時期的馬裕藻，因父親馬海曙事業有成，延請浙江杭縣葉瀚在家中設館，講授四書五經等儒學傳統經典，有幸受業於這位近代教育先驅、維新人物、著名學者，接受了中國式的現代化啟蒙教育。
1898年，馬裕藻、陳德馨夫婦到上海，結識了浙江籍的革新派人物蔡元培、章太炎、張元濟、陶成章、夏曾佑、吳敬恒等人，其中蔡元培、章太炎對馬裕藻壹生產生巨大而深遠的影響。
縱觀馬裕藻的壹生，無論是思想學術上繼承還是創新，無論是為人還是處世，都有蔡元培、章太炎二人的深刻烙印。
1901年，張元濟創建了商務印書館編譯所並主持編譯所工作，邀請蔡元培為所長，蔡元培對比他小10歲的馬裕藻十分賞識，遂聘他為編譯所編輯主任。這是馬裕藻走出舊書齋，投身近代文化教育事業的開始。
1902年，馬裕藻在上海參加了蔡元培與張元濟創辦的鼓吹改良維新的《外交報》的編輯工作，同時介紹弟弟馬衡、馬鑒等從寧波老家到上海南洋公學讀書。同年4月15日，蔡元培等在上海泥城橋福源裏成立中國教育會。蔡元培被推選為會長。中國教育學會設教育、出版、實業三部，擬集合力量，編訂教科書。馬裕藻積極參加中國教育會的活動。1903年4月，俄國撕毀中俄《東三省交收條約》，企圖長期霸占東北，並提出七項無理要求，拒俄運動爆發。中國教育會、愛國學社和廣大群眾在張園召開拒俄大會，通電俄國和清廷，在社會上公開宣傳革命，成立拒俄義勇隊，進行軍事操練，馬裕藻參加了義勇隊。1904年11月，統壹浙東各派的革命組織“光復會”在上海成立，推舉蔡元培為會長，馬裕藻和陶成章、徐錫麟、魯迅、許壽裳、柳亞子等人紛紛加入。
1905年，浙江公費選派壹百名學生留學日本，專攻師範，俗稱“百名師範”。馬裕藻夫婦雙雙入選，東渡日本。馬裕藻進入東京早稻田大學，後轉入東京帝國大學。
1913年5月，馬裕藻在“讀音統壹會”上率先提出《註音字母》方案獲得大會通過後，被聘為北大教授，開始了他與北大的壹生情緣。
1916年12月26日，蔡元培被任命為北京大學校長。1917年1月4日，蔡元培走進北大。此時，馬裕藻已經在北京大學工作三年多了。據周作人回憶：“沈尹默與馬幼漁很早就進了北大，還在蔡孑民長北大之前，所以資格較老，勢力也比較的大。”
馬裕藻進北大後，努力營造“君子和而不同”的包容氛圍。有學者回憶，“每逢壹學年的開始，馬裕藻常常坐著黃包車，奔走於各派之間，壹面聯絡舊交，壹面網羅新進，折衷感動新舊之間，謙虛態度令人動容。”實際上，馬裕藻是秉持了中國古代“君子和而不同”的觀點，這也是他後來十分認同蔡元培的治校理念的內在原因。
蔡元培主政北大後公開表示：“我對於各家之說，依各國大學通例，循思想自由原則，兼容並包。無論何種學派，茍其言之成理，持之有故，尚不達自然淘汰之命運，即使彼此相反，也聽他們自由發展。”並提出：“大學者，囊括大典網羅眾家之學府也。”（《北京大學月刊》第壹卷第壹號“發刊詞”）
對於蔡元培改革當時封建思想、官僚習氣十分濃厚的北京大學，北大教授反應不壹，較為守舊的黃侃最主張余杭派獨大，馬裕藻、錢玄同、沈尹默等人則毅然站在蔡元培壹邊，從而使蔡元培的新主張對北大當時的教育改革和學術氛圍產生了巨大影響。
1915年冬，北大成立首屆評議會，校長胡仁源為評議會議長。蔡元培主政後，為實行北大改革，進壹步把北京大學評議會作為推動“民主辦學、教授治校”辦學理念和治校體制的重要組織措施。當時，北大有四個機構負責管理校務，他們是負責立法的評議會，負責行政的行政會，負責教務的教務會和負責總務的總務處，其中，評議會的權力最大。
於是，按照新的《北大評議會章程》，評議會是全校最高的立法和權力機構，蔡元培校長為當然評議長，評議員由全體教授於每年第四季度投票選舉產生，任期壹年。馬裕藻自1918年10月首次當選，至1926年，連續八年擔任校評議員，在文科教授中，絕無僅有。
作為資深的校評議會成員，馬裕藻直接參與了北大各種政策、章程的制定乃至學科的廢立，推動了北大評議會在集體領導、民主決策中積極發揮作用，鼎力支持了蔡元培在五四新文化運動的時代洪流中，以北大為舞臺掀起的壹場破舊立新的革命。經過改革，北京大學“學風丕振，聲譽日隆”，成為新文化運動的中心和五四愛國運動的策源地，並成為全國高等學府之翹楚。
1919年5月4日，著名的“五四運動”發生。北京大學學生因當局對山東問題喪權辱國，從紅樓後面的民主廣場集結出發走上街頭，和其它13所大專院校的學生壹起舉行聲勢浩大的示威遊行，並集會於天安門，同時往外交總長曹汝霖的住宅趙家樓示威。駐日公使章宗祥適在，受學生痛打。當局命軍警鎮壓，北大學生30余人遭逮捕。當天晚上，北京十四所學校校長，營救被捕學生，要求保釋不允。蔡元培親到警察廳交涉，願以壹人抵罪。當時的軍閥當權派是段祺瑞。他主張嚴辦學生，解散北京大學，更換各校校長，並揚言說要調廊房駐軍某旅進京來鎮壓學生運動。蔡元培知事不可為，遂決意辭職。
北大教授會和評議會於1919年5月9日召開緊急聯席會議，壹致決議挽留蔡元培，並推派馬敘倫、馬寅初、李大釗等八人為代表，赴教育部請願。馬裕藻當時任北大評議會評議員，在爭取挽留蔡元培校長，維護北京大學正常秩序方面做出了自己的貢獻。
1919年6月22日，教育部不得不派官員與湯爾和、馬裕藻等北京大學師生代表赴浙江杭州，隆重迎接蔡元培回京復任。在這場聞名中外的偉大運動中，馬裕藻與眾多北大師生的愛國行動發揮了重要的引領和帶動作用。
1920年，馬裕藻任北大國文系主任，任期14年。在職期間，馬裕藻為國文系教授的聘任做了大量的工作。如吳虞、魯迅等名師都為馬裕藻所聘任。除此之外，馬裕藻還致力於彌合魯迅與錢玄同、沈尹默和胡適、胡適與劉半農等之間的成見，調解新舊兩派的關系。
1921年12月，北大成立全校性的研究所，下設自然科學、社會科學、國學和外國文學四門，有關院系牽頭分門籌設，其中以國學門進展最快，培養了鄭天挺、容庚、羅庸、商承祚、魏建功等壹批卓然成家的優秀研究生。
馬裕藻對國學有精深的研究，學識淵博，且專於文字、音韻和訓詁學，先後講授國文預科、國學概要、中國古籍校讀法、文字學等課程，著有《經史學目錄》、《聲韻概要》等著作。
1924年2月，楊蔭榆被任命為國立北京女子師範大學校長。楊由於楊蔭榆曾留學美國，把西方教會辦女校的壹些高壓作風搬到女師大。8月，魯迅退回了該校的聘書。
楊蔭榆的高壓校規受到許廣平、劉和珍等進步學生的反抗，她們毅然赴教育部要求撤換校長。1925年5月9日，楊蔭榆假借評議會名義開除許廣平、劉和珍等六個學生自治會員。
這件事引起了兼任女師大國文系主任的馬裕藻等教授的強烈反對，為了聲援女師大同學反對舊的專制思想的正義鬥爭，以馬裕藻為首，沈尹默，周樹人，李泰棻，錢玄同，沈兼士，周作人等七位教授聯名簽署了《對於北京女子師範大學風潮宣言》。
《對於北京女子師範大學風潮宣言》最初發表於壹九二五年五月二十七日《京報》。許廣平在她所保存的這壹宣言的鉛印件旁寫有附註：“魯迅擬稿，針對楊蔭榆的《感言》仗義執言，並邀請馬裕藻先生轉請其他先生連名的宣言。”
1925年8月6日，教育總長章士釗下令解散女師大。1925年8月18日，北大評議會隨即做出決議：章士釗為教育界罪人，北大與教育部脫離關系。1925年8月22日，馬裕藻等人在《北京大學日刊》發表《評議會布告》，不承認章士釗為教育總長。迫於北大和社會輿論的巨大壓力，北洋政府不得不撤走進駐女師大的警察，並免去了楊蔭榆女師大校長的職務。11月，章士釗被迫辭職，女師大學生返回學校。馬裕藻等北大評議會成員與專制官僚勢力所進行的針鋒相對的鬥爭，最終取得了勝利。
1926年3月18日，北京大學等校學生為抗議當局賣國的對日外交，前往鐵獅子胡同向段祺瑞當局請願，遭軍警彈壓，死傷200余人，這就是震驚中外的“三壹八”慘案。
1925年3月21日，馬裕藻所在的北大評議會發表宣言，嚴正指出：“三月十八日的請願，絕非壹黨壹系的群眾運動，而確為壹種國民的運動。”1925年4月9日《京報》披露，北京臨時執政府繼通緝李大釗等人外，又發布第二批通緝48人的名單，其中有馬裕藻和魯迅。
1932年12月29日，由宋慶齡、蔡元培、楊銓(楊杏佛)、黎照寰、林語堂等發起的中國民權保障同盟在上海成立。同盟宗旨是反對國民黨政府的迫害，援助與保護進步人士，爭取結社、言論、出版、集會自由等民主權利。
1933年1月31日，中國民權保障同盟北平分會成立。馬裕藻和胡適、成舍我、陳博生、徐旭生、許德珩、任叔永、蔣夢麟、李濟之***9人為執行委員。
1934年8月，國民黨政府在北平逮捕了愛國人士許德珩、侯外廬、範文瀾等。馬裕藻、沈兼士和許壽裳等人，不顧個人安危，聯名上書，強烈要求當局立即無條件釋放上述人士。
1937年7月7日，盧溝橋事件爆發。7月29日，北平淪陷。教育界開始陸續向南方撤離，學術界人士紛紛南下，各高校也陸續南遷。馬裕藻因年邁和患高血壓未能轉徙內地。北大指定周作人、馬裕藻、孟森、馮祖荀等四位教授留守並照看校產，時稱“北大留平四教授”。
此時，馬裕藻和孟森、馮祖荀為保持士不可辱的民族氣節，拒不為日偽辦事，也不再回被日偽控制的北大講課。周作人卻相反，北平壹陷入日寇魔爪他即露變節投敵之端倪。就在周作人當漢奸的前壹天，馬裕藻還向他說，決不要給日本人作事，周作人也答應壹定不作，但第二天報紙就發表了對他的任命。
期間，日寇數次命周作人去請馬裕藻出山任教，馬裕藻義正辭嚴，斷然拒絕為日寇效命。由於周作人屢來，最後馬裕藻的幼子馬泰奉父命對周說：“我父親說了，他不認識妳。”此言壹出，說明馬裕藻心意已決，隨時準備慨然面對日寇的酷刑。
1945年4月，馬裕藻滿懷對中國命運的關切，對北京大學的深情，對教育事業的眷念，走完了他67年的人生歷程。1946年，馬裕藻全部藏書21000余冊由北大圖書館收購。