由於仕學館的學生年齡大，都是進士、舉人出身，“既由科甲出身，中學當已通曉。其入學者，專為習西學而來，宜聽其習西學之專門……臣亦隨時考驗其人品、學術，分別辦理，仕優則學，以求經濟博通。”教習對於仕學生采用的是研討式教學模式，“互相討論，坐而論道”，其設置規格、教學方法，有些類似於現在的研究生教育。
京師大學堂特別注重培養學生的寫作能力，不僅要求學生要做課堂筆記和課外學習筆記，而且要記日記。日記內容不限，時務、觀感、人生體驗都可以；篇幅不限，隻要言之有物，可長可短。第二天一律上交分教習批閱。優秀者畫兩個圈，良好者畫一個圈，及格者畫尖圈，不及格者打叉。為了與國際接軌，增強教育效果，大學堂創建之時，就建設了藏書樓（圖書館）和儀器院。藏書樓提調（館長）由詹事府左香坊左庶子李昭煒擔任，有10名工作人員。藏書樓由公主梳妝樓改建而成，花費2萬兩白銀；中國書籍購置費5萬兩，西文書籍購置費4萬兩，東文（日本）書籍購置費一萬兩。
對於京師大學堂的學生，朝廷是當作候補官員來培養的，所以在財政非常緊張的情況下，孫家鼐仍為學生爭取到了優厚的生活待遇。冬夏二季，學校給每個學生分發一套運動服。每月有月考，考試前幾名，都給以獎勵。學生一概公費，供給食宿。家長們根本不用為孩子們的學雜費操心、上火。生活標準是：每人一間房，自修室二人共用一間。學校夥食頗為豐盛，每桌坐人，四盤四碗，有雞有鴨，也有魚肉。飯廳中間，放置數張方桌，上為醬蘿卜一大盆，紅辣椒一大盆，小磨香油一大盆，學生可以根據需要自己取食。早餐，是麵食和粥；中、晚餐，六菜一湯；冬季四菜一火鍋，葷腥素都有。孫家鼐有自己的小灶，但他很少光顧，在校內時，他喜歡和教習們一塊就餐。一則是檢查夥食質量，二則是利用這個機會，與部下交流交流。他愛吃麵食。一天早上，趕上食堂吃米飯，孫家鼐皺皺眉頭。管理員看見後，馬上要去給他另做。孫家鼐說：“不用那麽麻煩。大學堂門口就有賣油條的。”他讓仆人到門口去買，管理員要掏錢，馬上被其阻止了。過了一會兒，仆人用紙包著一根油條回來，孫家鼐辟開一支，放進碗內，澆上食堂裏備的雞蛋湯，很快就吃完了。他起身要走，管理員不解地問道：“孫中堂，你就吃怎麽少啊？”孫家鼐笑了笑，說：“我的飯量本來就不大，是飯七分飽就行了。平常都是這樣。”