พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวเมื่อครั้งทรงดำรงพระยศสมเด็จเจ้าฟ้าประชาธิปกศักดิเดชน์ กรมหลวงสุโขทัยธรรมราชา ใน พ.ศ. 2460 ได้ทรงผนวชและจำพรรษาที่วัดบวรนิเวศวิหาร สมเด็จพระมหาสมณเจ้า กรมพระยาวชิรญาณวโรรส เป็นพระอุปัชฌาย์ ทรงได้รับพระสมณฉายาว่า “ปชาธิโป”
พระบาทสมเด็จพระมงกฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ข้าราชสำนักประจำรักษาพระองค์ มีทหารรักษาวังมาตั้งกองรักษาการณ์ที่วัดบวรนิเวศวิหารและมีมหาดเล็กกองตั้งเครื่องมาประจำ หลวงเดชนายเวร (เนียน สาคริก) เป็นหัวหน้า ดูแลตอนเสวยพระกระยาหารเพล ตอนเช้าบางวันเสด็จฯ ทรงบิณฑบาต นายแพทย์มัลคอมล์ม สมิธ เล่าเหตุการณ์ตอนทรงบิณฑบาตว่า อาหารที่ประชาชนถวายมีจำนวนมากจนเต็มบาตรทุกวัน ต้องมีรถตามคอยถ่ายอาหารออกจากบาตร
ทรงพระราชนิพนธ์เรียงความแก้กระทู้ธรรม 5 หัวข้อ คือ คนผู้ได้รับการฝึกหัดแล้วเป็นผู้ประเสริฐในหมู่มนุษย์ โลกอันเมตตาค้ำจุนไว้ ส่วนปัญญาย่อมปกครองเขา ความรู้จักพอดียังประโยชน์ให้สำเร็จทุกเมื่อ และธรรมะย่อมรักษาผู้ประพฤติธรรม และทรงได้รับรางวัล 3 หัวข้อ คือคนผู้ได้รับการฝึกหัดแล้วเป็นผู้ประเสริฐในหมู่มนุษย์ โลกอันเมตตาค้ำจุนไว้ ความรู้จักพอดียังประโยชน์ให้สำเร็จทุกเมื่อ ทรงเล็งเห็นความสำคัญของการสอนพระพุทธศาสนาแก่เยาวชน เคยทรงปรารภกับสมเด็จพระมหาสมณเจ้าเรื่องการขาดตำราสอนพระพุทธศาสนาที่เหมาะสมแก่เด็ก และทรงเห็นว่าพุทธมามกะไม่ต้องแสดงตนตอนจะออกไปเรียนต่อต่างประเทศ แต่เมื่ออายุสมควรก็แสดงตนเป็นพุทธมามกะได้แล้ว อายุ 13 – 14 ปีก็สมควรเรียนหลักธรรมที่วัดใกล้บ้าน
แม้ว่าสมเด็จพะมหาสมณเจ้าจะทรงชักชวนให้อยู่ในเพศบรรพชิตต่อไป แต่ก็ทรงปฏิเสธ ด้วยพระพลานามัยไม่สมบูรณ์และทรงมีพระราชหฤทัยรักใคร่ผูกพันกับหม่อมเจ้าหญิงรำไพพรรณี สวัสดิวัตน์ สมเด็จเจ้าฟ้ากรมหลวงสุโขทัยธรรมราชาทรงลาสิกขาบทเมื่อวันที่ 19 ตุลาคม พ.ศ. 2460