1903年底,京师大学堂选送39名学业优秀者赴日本、欧美留学,其中师范馆(现北京师范大学)学生31名。这是京师大学堂首次派出留学生。
京师大学堂成立时,整修了公主府旧房340多间。新建房130多间。大学堂的大门上高悬有「大学堂」三字竖匾。公主府里的正殿为大学讲堂。后院的二层楼为藏书楼。西院花园为学生宿舍。
自从国子监和科举制度取消、京师大学堂成立以后,京师大学堂即成为中国唯一官方最高学府和官方教育行政机构,加上各方之优秀士子投身京师大学堂。在当时,蔡元培、李大钊、胡适、鲁迅等知名学者经常在此演讲。
1900年12月1日,清廷下令恢复在八国联军破坏的京师大学堂。整理被毁校舍,并在四公主府旁又新建房屋一百多间。1903年设立译学馆(东华门附近的北河沿)、医学实业馆(租地安门太平街平房)、进士馆(西城李阁老胡同)。1904年,医学实业馆改称医学馆,迁入和平门由兴胜寺改建的馆舍,1907年停办。1908年5月,京师大学堂优级师范改名师范学堂,迁入厂甸。
1910年3月,京师大学堂经科、法政科、文科、格致科、农科、工科、商科等7科分科大学开学,这也是大学堂本科教育的起点,也是大学下设学院的开始。
而此时的京师大学堂的各科分散在北京城各处,距离「现代大学」的形貌还很遥远。
今天的京师大学堂旧址已经早已经物是人非。在原址上,部分建筑拆除,建成了新的办公楼,或者改建成宾馆。只有几栋当年的建筑可以看到昔日风采。