京師大學堂這次招生的首先是速成科。考生成績評定采用百分製，以60分為及格。這種評分辦法是我國高等學校以60分為及格標準計算學生考試成績的開始，這次考試也是京師大學堂第一次舉行的較正規的招生考試。本次共錄取200名學生。
1903年，清政府命“洋務派”首領張之洞會同張百熙改定學製，對京師大學堂的章程也作了修改，出台了《奏定大學堂章程》。
新章程規定：對京師大學堂專門分科，將原來的7科35門改為8科46門，主要是增設了經學科，下分《周易》、《尚書》、《毛詩》、“春秋三傳”、“三禮”、《論語》、《孟子》、理學11門課程，突出了經學的地位；大學院改名通儒院，年限規定為5年；大學堂設總監督，總管全學堂各分科事務，統率全學校人員，相當於後來的大學校長，受總理學務大臣之節製。
同年，京師大學堂增設進士館、譯學館及醫學實業館。畢業生分別授給貢生、舉人、進士頭銜。同年改管學大臣為學務大臣，統轄全國學務。另設總監督，專管京師大學堂事宜，派張亨嘉為第一任總監督，京師大學堂遂成為單純的高等學校。
1904年，京師大學堂選派首批47名學生出國留學。這是我國高校派遣留學生的開始。
1905年4月30日，京師大學堂舉辦了第一次運動會，校方特別強調開運動會的目的是培養青年“臨事不辭難，事君不惜死”的精神。在這次運動會上，校方還要運動員一再高呼“皇太後聖壽元疆，皇上聖壽無疆”等口號。
1906年4月，京師大學堂舉辦第二次運動會，100米、200米、300米、499米、600米800米及越欄、障礙跑，還有跳高、跳運和投擲運動，以及二人三足競走、一腳競走、越脊競走、算學競走、頂囊競走等。
1910年，京師大學堂開辦分科大學，共開辦經科、法政科、文科、格致科、農科、工科、商科7科。其中經科有《詩經》、《周禮》、《春秋左傳》；法政科有政治、法律；文科有《中國文學》、《中國史學》；商科有銀行保險；農科有農學；格致科有地質、化學；工科有土木、礦冶。這樣，一個具有近代意義的綜合性大學初具規模。
1912年，曾翻譯《天演論》的嚴複被任命為京師大學堂總監督，接管大學堂事務。5月更名為“北京大學”，嚴複成為北京大學的首任校長。
自從科舉製度和國子監相繼取消以後，京師大學堂即成為我國唯一最高學府和最高教育管理機構，也成為科舉取士製度的替代品。它繼承並替代了科舉製度和國子監，是古代取士製度與高等教育向現代演進的承上啟下者。因此，很多學者如胡適、季羨林、馮友蘭、周培源、任繼愈、等都認為，京師大學堂是我國自漢代太學以來國家最高學府的唯一正統繼承者，甚至它的曆史可以因此上溯到2000多年前漢武帝設立太學之時。
京師大學堂的建立，是我國高等教育近代化的標誌，其最大特色是在繼承我國古代文明的基礎上引進西方資本主義文明和近代科學文化。使我國的官辦教育事業向前邁進了一大步，也使北京官學教育的曆史地位得到了極大提升。