当时，由于课堂教学不能满足毛泽东的求知欲望，他便常到学校图书馆借阅书刊。符定一听说毛泽东喜欢课外书籍，便把自己的藏书借给毛泽东阅读，还利用大量的课余时间，给毛泽东讲授古文、历史等课程，以满足学生的求知欲望。这种特别的教育方式，引发了一个让符定一意想不到的后果，这就是毛泽东对平平淡淡、按部就班地呆在学校里读书产生了怀疑，他觉得自由自在地精读一本书，比在学校上课更有益处。由此，他产生了一种新的念头，即变学习各科基础知识为专门研究中国历史，变课堂读书为自由读书，研究“大学问”。
4、自学在省图
像上次在湘乡驻省中学退学一样，毛泽东虽然有退出省一中的打算，但并未贸然行事，而是准备先把自己的想法告诉符定一等几位亲近的先生，听听他们的意见再行决定。这时的毛泽东，似乎已经开始形成了自己独特的处事风格：重大事情自己拿主意，但不急躁冒进，放在一边冷一冷，待认真倾听他人意见、博采众议之后，再做出最后决断。
1912年夏日的一天，也就是在学校快要放暑假的前些时，毛泽东找到符定一，向他谈了自己退学的想法。符定一听说自己平素最喜欢的学生提出退学请求，颇感惊讶。他不解地询问毛泽东：“润之，在这里学得好好的，为什么要走了呢？是不是先生们对你照顾不周呀？”听符定一这么一说，毛泽东倒感到有些难为情，他只好把自己觉得学校课程太浅，内容略嫌陈旧，常感课堂“吃不饱”，以及难以习惯呆板的课堂生活，不愿受烦琐的校规束缚等情况，坦率地向符定一校长谈了。
符定一自然不愿放这位高材生走。毛泽东才华出众，心性很高，小小一所中学留不住他，这是意料之中的事。但是，符定一不想过早地让他离开省一中，他想亲手栽培他，让他受到较好的文化基础知识教育，然后送他上第一流的大学深造。这样，为国家培养了一个栋梁之材，也算是尽了一份人师的职责。想到这里，符定一对毛泽东说：“润之，你的情形是有些特殊，我们可以特别看待，你大可不必退学。从今往后，只要对你的学习有益，可不受条条框框的限制。至于学校内容则可以革新，教学方式也是会不断改进的嘛！你中学尚未毕业，便要中途退学，锦绣前程岂不要白白断送掉！润之，你可要三思而后行呀……”
符定一言辞恳切，真心诚恳地极力挽留，使毛泽东深受感动。他诚挚地说：“校长，谢谢你的美意！我不会放弃学习，离开省一中，书还是要读的，只不过学习的方式不同罢了。”接着，他向符定一介绍了在家乡韶山自己半耕半读的情况，以及在东山学堂、湘乡驻省中学和半年兵旅生活期间的自学情况，认为自修是他行之有效的学习方法。最后，他和盘托出了自己准备到省立图书馆自修半年的学习计划。
听完毛泽东的话，符定一明白学生选择的是一条适合他成长的独特道路，并且去意已决，就不便再勉强挽留了。他双手抚着毛泽东的肩膀，依依不舍地说道：“润之，既然你去意已定，我尊重你的选择，我相信你这样做总是有道理的。不过，一中的大门是向你敞开着的，以后望你能常来常往……”“好的，先生！”毛泽东深深地向符定一鞠了一躬。
他，终于谢绝了符定一校长和老师们的好意，走上了独立自学的道路——一条攀登知识之巅的崎岖道路。
退学后，毛泽东借住在长沙南阳街新安巷的湘乡会馆，每天步行到位于定王台的湖南图书馆去看书自学。
当时的湖南图书馆藏书十分丰富，楼上是藏书房，楼下是阅览室。面对琳琅满目的中外书籍，毛泽东又惊又喜，他下定决心，尽量多读一些书。湖南图书馆距新安巷约三里路，那时刚开办不久，去读书的人还不多。毛泽东风雨无阻，早出晚归，每天总是第一个去那里读书，最后一个离开。只是中午才休息片刻，出去买两块糕饼当午餐。强烈的求知欲望驱使他拼命地读书，他就像牛闯进了人家的菜园，尝到了菜的味道，拼命地吃菜一样，拼命地读书！毛泽东的勤奋，感动了图书馆里的一位管理员，他不久便成了毛泽东的好朋友，并且走上了革命的道路。他回忆当时的情况时说：那时候，我们图书馆每天早上一开门，就“欢迎”毛泽东，因为他每天必到，又来得最早，而且在门外等候多时了；每天下午关门，要“欢送”毛泽东，因为他走得最晚，不赶他，他还不走。
在这里，毛泽东广泛阅读了许多古今中外名著。中国的经史子集，世界各国的历史、地理、哲学、文学，他无所不读，还穿插着读了不少诗歌和小说，以及古希腊神话。不过，他的主要精力还是用于学习和研究18、19世纪西方资产阶级启蒙学者的代表作，如达尔文的《物种起源》、斯宾塞的《群学肄言》、孟德斯鸠的《法意》、卢梭的《民约论》，还有严复译着的《天演论》等，以及世界地理、历史书籍，希腊、罗马的古典文艺作品。这些书中，对他影响最大的要数《天演论》了。
《天演论》这部书，是严复为了适应中国的需要，对赫胥黎的《进化论与伦理学》有所选择取舍，并发挥了自己的见解编译而成的。书中阐发了“物竞天择”、“优胜劣败”、“世道必进，后胜于今”的进化论观点，与中国传统的“天不变，道亦不变”和“今不如古”的观点是完全相反的。这些同封建主义文化对立的、崭新的西方资产阶级民主主义的文化，使年轻的毛泽东大开眼界。他联系社会实际去博览群书，比较、分析、研究、思考，获得了大量的新知识，提高了认识能力和分析能力，思想境界越来越宽广。
毛泽东在当时读过的部分西方资产阶级思想家的代表着作。看到世界大地图，也是毛泽东在湖南图书馆自学期间的一大收获。据毛泽东在第一师范的同班同学、好友周世钊在《毛泽东青年时期的几个故事》中回忆，毛泽东曾对同学说：
说来也是笑话，我读过小说、中学也当过兵，却不曾看见过世界地图，因此就不知道世界有多大。湖南图书馆的墙壁上，挂有一张世界大地图，我每天经过那里，总是站着看一看。过去我认为湘潭县大，湖南省更大，中国自古就称为天下，当然大得了不得。但从这个地图上看来，中国只占世界的一小部分，湖南省更小，湘潭县在地图上没有看见，韶山当然就更没有影子了。世界原来有这么大！
世界既大，人就一定特别多。这样多的人怎样过生活，难道不值得我们注意吗？从韶山冲的情形来看，那里的人大都过着痛苦的生活，不是挨饿，就是挨冻。有无钱治病看着病死的；有交不起租谷钱粮被关进监狱活活折磨死的；还有家庭里、乡邻间，为着大大小小的纠纷，吵嘴、打架、闹得鸡犬不宁，甚至弄得投塘、吊颈的；至于没有书读，做一世睁眼瞎子的就更多了。在韶山冲里，我就没有看见几个生活过得快活的人。韶山冲的情形是这样，全湘潭县、全湖南省、全中国、全世界的情形，恐怕也差不多！
我真怀疑，人生在世，难道都注定要过痛苦的生活吗？决不！为什么会有这种现象呢？这是制度不好，政治不好，是因为世界上存在着人剥削人、人压迫人的制度，所以使世界上大多数人都陷入痛苦的深潭。这种不合理的现象，是不应该永远存在的，是应该彻底推翻、彻底改造的！总有一天，世界会起变化，一切痛苦的人，都会变成快活的人，幸福的人！
世界的变化，不会自己发生，必须通过革命，通过人的努力。我因此想到，我们青年的责任真是重大，我们应该做的事情真多，要走的道路真长。从这时候起，我就要为全中国痛苦的人，全世界痛苦的人贡献自己全部的力量。
这些话，显现了19岁的毛泽东的宽阔胸襟。
后来，由于毛贻昌不满意毛泽东的这种自学的方式，并且严厉宣布，如果再不谋职，又不进学校，就断绝一切费用的供给，加之湘乡会馆又被军队占领了，“栖身之地”成为问题，1913年，毛泽东不得不结束了在定王台的半年自学生涯。毛泽东自己说这是他学习生涯中最有价值的半年。