義學多設在鄉鎮，是由私人集資或用地方公益資金創辦的免費學校。康熙七年（1668年），甘肅巡撫華善在省城蘭州的道升巷和貢院巷（今貢元巷）設明倫義學和序賢義學。康熙九年（1670年），金縣知縣王之鯨捐資創設金縣社學。其後其他地區的社學和義學陸續設立。清代在蘭州地區創建的義學和社學近40所，其中以道光、光緒年間創建者為多。
義學的教學一般分為兩級。第一級以識字、習字為主，是啟蒙階段的教學，教材有《三字經》、《百家姓》、《千字文》、《千家詩》等。第二級是傳授儒家經典的初級階段，教材有《論語》、《孟子》、《孝經》等。學生的流動性很大，大多隻求粗識文字，以為謀生之用。少數則升入高一級教育機構，有的則當作科舉應試童生進行預備性教育。義學教材從形式上看，多運用故事、名物掌故、諺語、格言、對子、詩歌等體裁，多以簡賅的文字，嚴格的組句，整齊的押韻來表述。在內容上，除了宣傳封建倫理道德規範外，還包括曆史、自然、生產以及日常生活等方麵的知識。
同治末光緒初，陝甘總督左宗棠奏準陝甘兩省分闈取士，擴大錄取舉人名額。倡辦義學，刊印書籍，做了許多工作。義學大多以當地廟宇為校舍，其教學程序可大體分為兩個階段：第一階段為啟蒙階段，主要是讓學童認字、寫字，教材多為《百家姓》、《三字經》、《千字文》、《幼學瓊林》、《龍文鞭影》等啟蒙書籍，兼學有關天文、地理、水利農田、算術方麵的歌訣。鹹豐時，皋蘭縣苑川義學回族塾師馬步青（字雲九）將《詩經》中的有關植物名稱、典章製度、人物稱謂編為駢儷韻語《蛺蝶集》，對學童傳授聲律、對偶知識。光緒十二年（1886年）刊刻出版，被許多學校選用為教材。第二階段是教授儒家經典。主要有《論語》、《孟子》、《大學》、《中庸》、《左傳》及《禦製大誥》等，並學習律令和及冠、婚喪、祭祀等禮節。
私學是民間自發興起的啟蒙教育組織。東漢順帝時，趙寬在金城郡浩亹縣設立私學，教授學生100多名。明清以來一般稱私塾。按其設立情況大致可分為五種情形：一是官僚、富紳在家設館，延聘教師，專教自家弟子甥侄，稱“坐館”、“教館”。例如，清同治年間，蘭州回族舉人馬世燾被陝甘總督穆圖善聘為坐館塾師，教授其子。二是鄉裏耆儒在自家住所，或在寺廟、會館中招收附近學童就讀，稱“私塾”，亦稱“門館”、“設帳”。清末，劉爾炘在蘭州西城巷、山子石鬥母宮設帳授徒。三是由巨族大姓籌資設館以教授本族子弟，稱“族塾”。雍正年間，蘭州顏家溝顏審源等捐銀創立顏氏家塾，教授本族子弟，並置房產、水磨，取租充作家塾經費。四是士人在家自教子弟，稱“家塾”。明永樂年間，錦衣衛力士段鳴鶴在蘭縣段家台寓所設家塾教讀子孫。五是鄉裏村民集資設館，擇師執教，專教本鄉村裏子弟，稱“裏塾”。乾隆年間，蘭州五泉山梁建中等捐資建龍泉裏塾，招收本裏子弟五六十人就讀，聘塾師1人，由皋蘭書院每年支束修銀24兩。一般私塾的常年費用和塾師的酬金由學童負擔，或籌有學田者，以學租輔助之。逢年過節，學童還要給塾師饋贈禮物。
私塾的教學內容，以識字、習字為主。學童的啟蒙通用教材主要有《三字經》、《百家姓》、《千字文》、《幼學瓊林》等，程度高一些便讀四書五經，準備科舉考試的再讀四書五經的注解，兼習八股文、試帖詩；準備謀取職業的則讀雜字書、學習珠算。教學方法一般是由塾師領讀，成誦後再由學童反複誦讀達到能背誦，教師很少講解。作文先由屬對入手，由字成句，由句成篇，學作八股文。
明清以來，蘭州城鄉遍布私塾。民國元年（1912年），甘肅省教育司司長馬鄰翼在蘭州創辦塾師講習所，推行改良私塾，至民國七年（1918年），蘭州城已建立改良私塾10所，設國文、算術、手工、圖畫等課。甘肅省巡按使署教育科長鄧宗檢查督導這些改良私塾，並逐一寫出書麵評語。但因蘭州城鄉私塾林立，各私塾大多牢守舊習，改良工作收效甚微。民國十四年（1925年），甘肅省製定《改良私塾法》，對各地塾師進行資格考核。不久，榆中、皋蘭、永登三縣教育局遵令將當地塾師召集一起，辦講習會，授以教授管理的方法，以期灌輸新知識。同年，甘肅實行平民教育詳細辦法規定，私塾未改良前一律采用千字文為課本之一。其教授有成績者給予平民良師證書，違者取締。政府雖多次明令改良、取締私塾，但城鄉仍有設立。民國二十五年（1936年），省府令各地將私塾依照短期小學或普通小學辦理，改稱改良私塾。其較優秀者改為短期小學或普通小學，此後，多數私塾得到改良，有些私塾轉為公辦。