眼见资本主义道路行不通，1917年十月革命后先进分子转而把目光投向马克思主义，投向社会主义。辛亥革命七年之后爆发的五四运动，是近代中国历史上，第一次由学生、工人和其他群众掀起的反对帝国主义、反对军阀卖国的全国规模的革命斗争，从此拉开了中国新民主主义革命的启幕。
五四运动的消息传到太原后，山西大学、山西省立第一中学、山西省立第一师范、山西农业专门学校、山西法政专门学校、山西商业专门学校等十余所大、中学校，迅速建立了学生会，并派代表在山西大学开会，决定利用5月7日国耻纪念日举行游行示威。5月7日，太原11所学校的2000多名学生集会文瀛湖畔，抗议北洋政府的投降外交，要求惩办卖国贼，声援北京学生的反帝爱国斗争。大会宣布成立太原大中学校学生联合会，推选贾超孟任会长。会后，集会学生举行游行示威，高呼“外争国权，内惩国贼”等口号，散发传单，要求废除“二十一条”、收回山东主权、拒绝在巴黎和约上签字。游行队伍经桥头街、柳巷、北司街到省督军署门前请愿。在省议会，请愿学生“放声大哭，彼此堕泪。各市民来观，同声呼号”。5月8日，省议会电致北京政府，转达了太原学生的正义要求和行动。5月下旬，太原大中学校的学生相继罢课，组织讲演团，宣传取消“二十一条”、收回青岛和抵制日货。5月29日，大同、临汾、运城、晋城、离石、汾阳、太谷、平定、祁县、代县、霍县等地的学生，纷纷举行反帝爱国集会和示威游行，声援北京和太原的学生爱国运动。与此同时，从5月下旬开始，太原总商会与学联签订了抵制日货合同，参与到反帝爱国的斗争中。
在五四运动中，太原学生密切关注全国各地的学生运动，与之遥相呼应、共同配合。5月下旬，天津学联代表到太原，介绍学生运动情况，商讨统一行动。6月18日，天津各界联合会成立后，即派代表到太原，与太原工、商、学各界联络，商议组成各界联合会。11月日本驻福州领事馆制造“台江事件”后，12月7日太原学生走上街头，揭露日本帝国主义制造福州惨案的真相，号召省城各界爱国人士联合起来，反对日本帝国主义，开展抵制日货运动。1920年4月28日，为反对日本“直接交涉”山东问题，太原学生再次集会文瀛湖畔，要求废除中日军事协定，并宣布从即日起，省城各校实行罢课，一致救亡。
五四运动推动了马克思主义在太原的传播。1919年8月，高君宇帮助省立一中学生王振翼创办《平民周刊》，以“为人民奋斗”为宗旨“代人民呼号”，率先在太原和山西开始了新思想、新文化和共产主义启蒙教育。之后，山西大学学生以“交换知识，研究学术”为宗旨组织了新共和学会，省立第一师范学生张友渔等以“发展共进精神、研究有用学术”为宗旨组织了共进学社，省立一中学生以“研究学术、服务社会”为宗旨组织了青年学会，省立一中学生汪铭等以“研究学术、开通民智”为宗旨组织了见闻观摩会。这些团体研究新思想、新文化，传播社会主义和马克思主义，使马克思主义逐步为群众所认识和接受。特别是太原社会主义青年团成立后，恢复《平民周刊》、开办晋华书社、创办平民小学，把研究和宣传马克思主义作为重要任务，推进马克思主义进学校、进工厂，为太原党组织的创立奠定了思想基础。