為了辦好天津中西學堂，盛宣懷重視遴選“深通西學、體用兼備”之人擔任學堂的領導工作。在他看來，“所有學堂事務，任大責重”，必須由體用兼備、學有專長的人擔任領導工作，“方不致有名無實”，也才能為國家培養出信得過的專門人才。所以，他提請上級任命二品銜候選道伍廷芳為頭等學堂總理，任命同知銜候補知縣蔡紹基為二等學堂總理，聘請曾擔任過教習，時任美國駐津副領事丁家立為天津中西學堂總教習，具體籌劃學堂的一切事宜。為了提高辦事效率，盛宣懷一反過去學堂都設會辦、提調、監督等員的作法，主張“一概刪除”這些名目，“藉省開銷而杜紛雜”，真正把學校辦成培養專門人才的場所，而不讓其變成實際上的官僚衙門。
在課程設置上，天津中西學堂一貫側重於自然科學的學習和掌握，這與盛宣懷重視學習西方先進的科學技術的思想是一致的，是該學堂的一個顯著特點。學習西方的自然科學，西文是最基本的工具，因此，重視英語，也是其顯著的特點。如頭等學堂的功課，在四年時間裏，英文的學習一直沒有間斷，“作英文論”、“翻譯英文”一直是頭等學堂的法定課程。頭等學堂的課程分為四個等級，幾乎全是“西學”的內容。頭等學堂的五種專門學科，諸如工程學、電學、礦務學、機器學、律例學也全是“西學”。
二等學堂的課程也分為四個等級，也具有上述的兩個顯著特點。從天津中西學堂課程內容的規定上，我們不難看出，盛宣懷這時候熱心提倡學習的西學，仍然不外乎西方的科學技術知識和語言文字，和洋務派提倡學習的“西文”、“西藝”沒有什麼兩樣。他自己也正是以洋備派自居，靠著開辦洋務企業、興辦新式學堂而官運亨通、扶搖直上的。
開辦天津中西學堂，是盛宣懷一生辦理教育事業的起點。此後，他還主張籌建南洋公學及達成館。尤其是籌建南洋公學之事，在近代教育史上產生了更加巨大的影響。
三、探索中國近代學校體係
1896年9月，盛宣懷在“請設學堂片”中明確承認，早在“本年春間”，他本人已經在上海“捐購基地，稟明兩江督劉坤一，籌款議建南洋公學，如津學之製而損益之”，開始了在上海建立新式學堂的實踐。是年冬間，在“附奏請設達成館片”內，盛宣懷又向清廷提出，應在“上海地方籌立南洋公學”。隨著維新運動的不斷發展，“海內識時務之俊傑，莫不以參用西製興學樹人為先務”。在此思潮的影響下，原本就有興學思想和辦學實踐的盛宣懷，更是以“興學樹人”為己任。他在自己任督辦的輪船招商局和電報局的經費中“捐集解濟”，解決了辦學的經費問題。於是，1898年4月，盛宣懷鄭重其事地給清廷上了一道專摺《籌集商捐開辦南洋公學摺》，改革先前辦理南洋公學仿照天津中西學堂隻設頭等學堂、二等學堂的慣例，確立了師範院、外院、中院、上院密切聯係、上下貫通、自成一體的教育體製。
首先，在辦學方式上，南洋公學一改傳統的完全由國家提供經費的方式，采用了一種商人捐款集資辦學的形式。捐款的商人可以作為公學的校董參與公學的決策，檢查公學的辦理情況和經費使用情況，以調動學校當局的辦學積極性。也可以使學校的專業設置等更多地考慮當時社會的需要，增強辦學的自覺性和針對性。這種做法，對於我們今天的辦學思想和實踐也不無啟迪。
其次，南洋公學第一次在中國開始了建立係統化的、上下銜接的學校教育體製的嚐試和探索，對以後中國教育體製的確立產生了巨大的影響。
1.師範院，即師範學堂。有學生40名。師範生分為五個層次，各有標準。第一層“學有門徑，材堪造就，質成敦實，趣絕卑陋，誌慕遠大，性近和平”。第二層“勤學誨勞，撫字耐煩，碎就範圍，通商量，先公後私”。第三層“善誘掖，密稽察，有條理，解操縱，能應變”。第四層“無畛域計較，無爭無忌，無驕矜，無吝嗇，無客氣，無火氣”。第五層“性厚才精，學廣識通，行正度大，心虛氣靜”。師範生要經過逐漸的培養，達到第五層的標準才能充任教師。可見，南洋公學對師範生要求之嚴和對教師要求之高。南洋公學的師範生由公學直接麵向社會“考選成材之士”充之。