Namun sikap Sutomo berubah drastis memasuki tahun keempat dia di sekolah tersebut.
Perubahan sikap dan cara hidup Sutomo ke arah yang lebih baik semakin menjadi saat ayahnya meninggal dunia pada 28 Juli 1907.
Sejak itu, Sutomo menjadi sosok yang memiliki jiwa sosial tinggi dan peduli terhadap lingkungan sekitarnya.
Baca juga: STOVIA, Sekolah Dokter Zaman Hindia Belanda
Pada saat-saat itu, Sutomo berjumpa dengan Dokter Wahidin Sudirohusodo yang merupakan alumni STOVIA.
Dokter Wahidin saat itu berkunjung ke STOVIA dan bertemu dengan para mahasiswa, termasuk Sutomo.
Dalam pertemuan itu, Dokter Wahidin mengemukakan gagasannya untuk mendirikan organisasi yang jadi wadah untuk mengangkat derajat bangsa.
Gagasan Dokter Wahidin itu ditangkap dan terus direnungkan oleh Sutomo.
Berikutnya, Sutomo bersama dengan mahasiswa lain seperti Gunawan Mangunkusumo dan Soeradji Tirtonegoro secara intens melakukan diskusi.
Hingga akhirnya Sutomo dan dua orang itu mengadakan pertemuan dengan mahasiswa STOVIA lainnya untuk membahas pendirian organisasi.
Pertemuan dilakukan di Ruang Anatomi STOVIA, dan menghasilkan pendirian organisasi bernama Perkumpulan Budi Utomo.
Maka Budi Utomo didirikan pada tanggal 20 Mei 1908. Tanggal itu hingga kini diperingati sebagai Hari Kebangkitan Nasional.
Dokter Sutomo merampungkan studinya di STOVIA pada tahun 1911.
Sejak saat itu, Sutomo resmi menjadi dokter dan berpindah-pindah tugas dari satu daerah ke daerah lain.
Sutomo juga tercatat sebagai salah satu tenaga medis yang menangani wabah pes di Malang.
Dalam menjalankan tugas mengobati rakyat, Sutomo tidak pernah memungut biaya pengobatan.