學生有感遊行及罷課無效，便趁蘇聯共產黨總書記戈爾巴喬夫訪華期間將行動升級，於5月13日下午4時起，在天安門廣場絕食請願。

開始絕食時，有2,000多名學生參加，其後陸續有學生及市民加入，使絕食人數增至3,000餘人。

絕食一天天的過去，但政府仍然毫不心軟，沒有尋求解決辦法，沒有正視學生所提出的要求，以致事態日益嚴重。5月16日絕食行動更升級為絕水絕食行動，不支倒地的學生已超過300人。

北京各界目睹學生為中國的前途在廣場捱餓，而政府卻不聞不問，無不悲憤莫名，上街遊行，聲援學生，呼籲政府從速與學生對話。

遊行聲援的各界人士包括工、農、解放軍、新聞界、知識分子、教育界及中小學生等約百多萬人，聲勢浩大，震撼京城，席捲全國。北京以至瀋陽、天津、南京、上海、杭州、武漢、長沙、成都、福州、廣州、深圳、港澳台及海外各界也紛紛聲援，使一場學生運動逐漸變為中華民族爭取民主自由的運動。