吕凤子当时画名甚高，1925年冬大军阀孙传芳曾抛出2000块大洋，购买吕的一幅仕女画（遭拒绝，差点招来大祸）。徐悲鸿拜师心切，谦恭地对吕凤子说：“以前您教过我素描，现在我再向您学中国画。”吕凤子抱拳答曰：“您是西画大师，怎敢收您为弟子？”徐悲鸿坦诚说道：“中国有句古语：‘三人行必有吾师。’能者为师么，不必推辞。”吕凤子执意不肯称师，徐悲鸿转弯子说：“那就做个亦师亦友的同道吧！”吕凤子欣然应允。以后每逢散课，吕凤子就向徐悲鸿讲授中国画精髓与技法，有时还挥毫泼墨作示范。徐悲鸿的中国画画艺大进，他笔下的奔马、人物、翎毛、花卉，都受到吕凤子用笔的影响。
一天，“中大”西画组一学生问吕凤子：“凤先生，徐悲鸿老师拜在您的门下，听说张书旗老师以前也是您的入室弟子，您真了不起！”吕凤子连连摆手：“说‘及门’可以，说‘门下’实在不敢当！”这个学生不肯罢休，欲意叫吕凤子，再开列几个名字。吕凤子笑道：“我们做老师的好比育婴室里的奶妈，要吃奶时找到我们，等长大了，就都离开了。所以，认我作老师可以，不认我这个老师也可以。青出于蓝而胜于蓝，这是常有的事。”
1929年，吕凤子率领中央大学艺术系学生赴庐山写生，他本人画了数十幅，所创作的《庐山之云》、《女儿城》成了他早期的山水画代表作。这些画摆脱了人间有形无形的拘束，所绘烟云变幻的山水，纵横浑洒，兴尽即止，不效法任何人，艺术个性强烈。
一天，徐悲鸿讲完课，特地找到吕凤子说：“不久将在法国巴黎举行世界博览会美术展览，凤先生你该寄点作品试试。”
吕凤子谦虚地说：“不行，不行，水平还达不到世界展呢。”
徐悲鸿笑道：“你承历世之传说，开当代之新风，三百年来第一人，非凤先生莫属！”
吕凤子连忙插话：“三百年来第一人之说实在不妥，不妥！清代乾隆年间的‘扬州八怪’还没超过二百年哩……我岂敢忝列其前？”
说不服吕凤子，徐悲鸿便瞒着他，悄悄地把“中大”教师休息室内《庐山之云》卸下，寄往巴黎，代吕凤子报名参加。《庐山之云》在巴黎世界博览会美展展出，10个国家的大画家参加评奖，一致投票评定《庐山之云》中国画一等奖。几个月后，《庐山之云》又在中央大学教师休息室里出现，徐悲鸿这才对吕凤子说明此画出国参赛、获奖的经过，并将一枚圆形奖章面交吕凤子留作纪念。“门生为老师当伯乐”在本校艺术系传为佳话。
徐悲鸿与吕凤子两人性格迥异，某些艺术见解亦不同。徐悲鸿曾私下对人说：“一山难容两虎。”有人将这话传给吕凤子听时，又添油加醋，想挑拨是非，吕凤子若有所思地说：“悲鸿先生说这话，也没什么恶意。我们的艺术教育场所应该成为人间爱的源泉，不应成为酝酿人间怨毒场所。”说得挑唆者面红耳赤。
徐悲鸿与吕凤子师生情谊延绵了数十年。建国后，徐悲鸿任中央美术学院院长、中国美术家协会会长，诚邀吕凤子北上，到中央美术学院任教。吕凤子致函婉言谢辞：“谢谢好意。我的根在江南，目前在江苏师范学院（校址苏州）任教不能北上了。”
1953年，徐悲鸿在京因病逝世，1959年，吕凤子在苏州辞世。