1896年6月，刑部左侍郎李端芬在给清政府的《请推广学校折》中，第一次正式提议设立“京师大学”。1898年初，随着变法维新运动日益发展，康有为在《应诏统筹全局折》中再次提出：“自京师立大学，各省立高等中学，各府县立中小学及专门学。”
1898年6月，光绪帝颁布《明定国是诏》推行“戊戌变法”，诏书中强调“京师大学堂为各行省之倡，尤应首先举办”。7月3日，光绪帝批准了由梁启超代为起草的《奏拟京师大学堂章程》，正式创办京师大学堂。并任命吏部尚书、协办大学士孙家鼐为首任管理大学堂事务大臣（管学大臣），许景澄任中学总教习，美国传教士丁韪良任西学总教习。
9月21日，慈禧太后与守旧派发动戊戌政变，百日维新失败。但是，京师大学堂得以保留。
京师大学堂是当时中国最高学府和最高教育行政机关，也有学者认为是中国近代正式设立的第一所新式大学。京师大学堂的建立在中国近现代史上具有划时代的意义，标志着中国近现代高等教育的开端。
京师大学堂也就是北京大学的前身。
1900年，义和团运动爆发，京师大学堂遭到破坏。8月3日，清政府下令停办京师大学堂。
1902年12月，清政府委任吏部尚书张百熙为管学大臣，责成经理京师大学堂，京师大学堂得以恢复。吴汝纶和辜鸿铭任正副总教习，严复和林纾分任大学堂译书局总办和副总办。创办于1862年洋务运动期间的京师同文馆也并入大学堂。12月17日，京师大学堂举办开学典礼。根据学制，不同程度的毕业生分别授给贡生、举人、进士头衔。
1903年，增设进士馆、 译学馆及医学实业馆。
1904年，京师大学堂管学大臣改为总理学务大臣，负责统辖全国学务，并另设京师大学堂总监督，专管京师大学堂事宜。京师大学堂统辖全国教育的职能因此分离，成为单纯的高等学校。
同年，进士馆开学，招收了中国历史上的最后两届科举进士，即癸卯科（1903年）进士80余名和甲辰科（1904年）进士30余名入学。并选派首批47名学生出国留学，开中国高校派遣留学生之先河。
按照1903年的癸卯学制规定，京师大学堂毕业生可以授予进士头衔并奖励翰林院编修、检讨等官职。因此，大学堂在当时成了各种失意官员、举贡生监寻求出身的地方。
这时的京师大学堂里，仕学馆、进士馆的学生均带有听差。每到上课时间，各房中便响起一片听差“请大人上课”的声音，然后由听差把笔、纸、墨、砚及茶水、烟具送到讲堂。下课时，听差又来“请大人回寓”，学生大人拍拍屁股便走，由听差在后面收拾杂物。上起体育课来就更热闹了，操场上时不时传来“大人，向左转”“大人，向右转”的喊声。
1905年，清政府下诏废止科考制度，国子监停办时，一批未毕业的学生直接进入京师大学堂学习。这时的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。因此，很多人认为京师大学堂是中国太学的正统继承者。
1905年4月30日，京师大学堂举办了第一次运动会，校方特别强调开运动会的目的是培养青年“临事不辞难，事君不惜死”的精神。在这次运动会上，还要运动员一再高呼“皇太后圣寿无疆，皇上圣寿无疆”等口号。
1910年京师大学堂开办分科大学，共开办经科、法政科、文科、格致科、农科、工科、商科七科，设十三学门，分别是诗经、周礼、春秋左传(经科)；中国文学、中国史学(文科)；政治、法律(法政科)；银行保险(商科)；农学(农科)；地质、化学(格致科)；土木、矿冶(工科)。
这时，一个近代意义的综合性大学初具规模了。
到了1912年5月4日，当时中国的最高学府、也是中国最高教育行政机关的京师大学堂改名为北京大学，这正是在蔡元培领导下的教育部推动下进行的。中国近代启蒙思想家和教育家严复出任改名为北京大学后的第一任校长。
北京大学是新文化运动的中心和五四运动的策源地，最早在中国传播马.克.思主义和科学、民主思想，是创建中国.共.产.党的重要基地之一。
长期以来，北京大学始终与中国和中国人民共命运，与时代和社会同前进，恰如蔡元培先生所言：“大学者，囊括大典，网罗众家之学府也……此思想自由之通则，而大学之所以为大也。”?
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