毛泽东十六岁时，父亲要送他到湘潭县城一家米店当学徒，指望儿子继承家业，发家致富。但是，此时的毛泽东的志向并不在于刚地和金钱，他的眼界也不仅局限于小小的韶山冲了。他要继续深造，将来去干大事业。恰在这时，毛泽东从表兄嘴里得知，湘乡县有一所新式学校，叫县立东山高等小学堂，在那里可以学到新的知识。毛泽东十分高兴，决心前去求学。为了说服父亲，毛泽东求助母亲，最后他和母亲邀请舅舅、表兄和同族长辈以及私塾老师来家劝说，终于使父亲改变了主意。1910年秋，十六岁的毛泽东自己背着行李，离开生他养他的故乡，徒步跋涉，到湘乡县立东山高等小学求学。临行前，毛泽东心潮翻滚，思绪万千，挥笔写了一首言志诗：
孩儿立志出乡关，学不成名誓不还。
埋骨何须桑梓地，人生无处不青山。
这首诗气魄宏大;意蕴深刻，抒发了这个有志少年发愤图强的远大抱负和四海为家的广阔胸怀，同时也表达了他对故乡韶山的美好感情和对父老乡亲们的一片赤诚。毛泽东把诗夹在父亲的账簿里，就挑着担子上路了。
掌灯时分，毛泽东挑着行李担子来到学校的大门口。他放下行李，轻轻叩响了大门上的铜环。看门人是一位老者。他斯斯文文地走出来，问明了毛泽东来意之后，非常遗憾地叹了口气，摇摇头摊开两手说：“孩子，你来晚了，入学考试已在两天前结束了。”
毛泽东急忙说：“老先生，请你帮个忙想个办法，我是湘潭的，为了投考，走了五十多里路，请你无论如何给想个办法。”
老先生答应回去禀报校长。过了一会儿，他又出，把把毛泽东领进了门房，说：“刚才给校长说了，答应让你补考。”说着又拿出文房四宝和试题，说：“你先看看，考虑考虑，我给你端个灯来。”说着，老先生就扭头走了。
过了一会儿，老先生端着一盏灯回来，对毛泽东说：“灯端来了，你开始作题吧。”只见毛泽东拱了拱手，很有礼貌地说：“谢谢您!老先生，试题我已作完了。”
老先生一听惊呆了，连忙拿起毛泽东的试卷，不住地赞汉：“奇才，奇才!”转身就直奔校长室去了。校长李元甫接过毛泽东的试卷，只见毛泽东在试题《言志》答作中，以宏伟的气魄和豪迈的语言，阐明了自己求学救国的志愿。李校长阅后，大加赞赏，高兴地说：“我们学校里录取了一名建国人才!”在学堂里，毛泽东学习刻苦认真，进步很快，学到不少中外文学、历史、地理和自然科学知识。毛泽东以自己的真才实学博得了教员们的器重和赏识，但他还是觉得压抑。
东山学堂尽管是所新式学校，但在当时，贫苦农民的孩子有几个能上得起学?学校里的学生大都是富裕人家的子弟。他们穿着很阔气，而毛泽东经常穿着青土布的短褂子和裤子，只有一套比较整齐的衣服也是粗布做的，再加上口音不一样，于是很多同学都讥笑毛泽东是个“乡巴佬”。但毛泽东对此并未作直接的反抗，因为他有他的志向和抱负，他来这里是为了求学救国，而不是和别人比穿戴比口音的。他决心更加勤奋学习，发愤图强。为此，他写《咏蛙》一诗表达自己的心境：
独坐池塘如虎踞，绿杨树下养精神。
春来我不先开口，哪个虫儿敢作声。
在东山学堂里，毛泽东的视野进一步开阔了，对国家大事也史加关心了。每天早上，学校里都要集合点名。校长经常利用这个机会给学生训话，有时也讲一些时事，很多内容都是关于中国日益贫弱、遭受列强欺侮的。毛泽东和同学们听了，都很激愤。学校里有几个从日本留学回来的教员，也经常讲日本明治维新后的日益富强和日本与其他列强对中国的侵略野心。毛泽东听了，更为中国的命运担忧，更加深了对国家大事的思考。
在东山学堂里，毛泽东自学的时间也增多了。他特别喜欢的是中国历史，有时也读外国的历史和地理书籍，通过读这些书，他对古今中外的事情了解得更多了，视野扩大了，思想更深邃了。对于近代人的作品，他特别喜欢改良主义思想家、维新运动的领导人康有为和梁启超的。梁启超主编的《新民丛报》，他读了又读，对其中优秀的文章，差不多都能背出来。他觉得康有为、梁启超的文章和著作切中时弊，谈的都是救中国的问题，而且文笔犀利，一针见血，从内容到文体，都让人感到十分新颖，给人以启迪和教育。从这时起，毛泽东开始崇拜康有为和梁启超，也更为深入地考虑国家的政治体制问题。他在读了《新民丛报》第四号。论说”部分关于国家问题的文章后，在旁边批写道：“正式而成立者，立宪之国也;宪法为人民所制定，君主为人民所拥戴;不以正式而成立者，专制之国家也，法令为君主所制定，君主非人民所心悦诚服者。前者，如现今之英、日诸国;后者，如中国数千年来盗窃得国之列朝也。”这段批注，清楚地反映出毛泽东，这个十六岁的少年已经具备了明确的反对君主专制、反对封建制度的革命思想。
有一天，毛泽东见到一位同学手里拿着一本《世界英雄豪杰传》，就非常急迫地借过去看。书中拿破仑、彼得大帝、叶卡特琳娜女皇、惠灵顿、格兰斯顿、卢梭、孟德斯鸠、华盛顿和林肯等人的故事深深地吸引了他。这些世界伟人的历史功绩强烈地震撼着他的心，他多么盼望中国也能出现这样的伟人，来改变国家的命运，拯救国家的危亡。读着，读着，他禁不住用笔在书上圈画起来。
过了几天，毛泽东找到书的主人，深怀歉意地说：“对不住，我把书弄脏了。”那个同学打开一看，整册书都用笔画了许多圈点，华盛顿、拿破仑、彼得大帝等人的传记处画得最密。毛泽东读书时的激动心情跃然纸上。看到毛泽东发愤读书、忧国忧民的样子，这位同学还能说什么呢?毛泽东无限感慨地说道：“中国也要有这样的人物。我们应该讲求富国强兵之道，才不致蹈安南、高丽、印度的覆辙。中国有句古话：‘前车之覆，后车之鉴。，而且我们每个国民都应该努力。顾炎武说得好：‘天下兴亡。匹夫有责!’”他还说：“中国积弱不振，要使它富强起来，要有很长的时间。但是时间长不要紧，你看，华盛顿经过八年艰苦战争之后，才取得胜利，建立了美国……”
这时候，毛泽东已逐渐确立了以天下兴亡为己任的思想。于是，他在离开东山前，给自己取了一个言志的笔名——子任。