在中国建立新式教育体制的议论由来已久。1882年出使归来的王之春就在《蠡测危言》中详细介绍过西方近代学校教育制度，以为中国也应该像西方那样，进行教育体制的改革，以规模化、标准化的学校教育体制取代传统的书院教育、私塾教育，培养适应社会需要的新人才。
1891年，正在西方公干的外交官薛福成直观感到西方近代教育体制有其优良之处，他甚至怀疑西方国家之所以走上强盛，其根本原因可能就在教育。反观中国教育体制，薛福成认为，传统的八股模式可能很有问题，天下数百千万青年学子长时间在这种无用的学问中消耗精力，其目标只是寻求个人的出处，似乎与国家发展强盛关联不大。参照西方的经验，薛福成认为，中国的改革必须从教育入手，要黜浮靡，崇实学，破积习，要培养大批新人才。而要培养大批新人才，就必须像西方近代国家一样，走规模化、标准化的近代教育之路，必须使教育体制发生根本变革。中国只有在教育上有办法，才能培养出新人才。中国只要有大批新人才成长，就一定会改变中国的面貌。这就是薛福成的结论。
与薛福成具有相似思想认识的人当时还有不少，其中最为显赫、影响最大的当数郑观应。郑观应是近代中国最著名的洋务思想家，其对中国问题的认识、对西方近代体制的推崇，都是那个时代的典型。他在《盛世危言》中对教育问题有专门的深入讨论，以为中国事事不如人，主要是因为中国的教育还停留在“前近代”阶段，还没有向近代教育过渡。中国的传统教育体制虽然也讲究治国平天下，但其根本则是一种“内圣”的训练，是培养君子的体制。进入近代，国家发展、民族强盛，在在需要新人才、新知识，原来的中国教育体制教育模式，显然已不敷运用，无法满足社会对新人才的需求。郑观应建议，中国要发展、要强大，必须从教育着力，必须在教育上下功夫、动脑筋，必须参照西方已有的成功经验，最大范围、最大限度地广设新式学堂，进行新式教育，以培养新人才，传播新知识。这才是中国目前治国的根本。以中国人所具有的聪明才智，以中国所具有的丰富资源，一旦中国人在教育上有了办法，中国就一定会重建辉煌，重回世界舞台中心。
改造旧教育，创建新教育，特别是仿照西方的经验，创办新式教育体制，至少在甲午战前已成为国人的基本共识。经过甲午战败的强烈刺激，甲午战后，国内有识之士不约而同将批判锋芒对准中国传统教育制度，以为中国之败不是败在战场而是败在课堂，日本人学西方创建了新式教育，培养了大批有用人才，而中国人继续使用科举考试规范，除了禁锢人们的思想，培养一批莫名其妙的雅士外，很难找到有用之才。
基于这种深刻的教训，变法自强的呼声在甲午战后逐渐强大，成为时代最强音。而变法自强的重要内容之一就是学西方、学东方，进行教育制度的改革，培养新人才，传播新知识。
1895年7月，具有新思想的广西按察使胡燏棻向清廷提交了一份改革建议书，就中国将要进行的改革事项，大致排了一个顺序。按照胡燏棻的理解，中国的改革毫无疑问是一个庞大的系统工程，涉及各个方面，遍及各个领域，大致归类，首在筹饷，次在练兵，而筹饷、练兵之本原又在敦劝工商，广设学校。既要像东西洋各国一样，创建全国教育新体系，建立大中小三级学堂，在京师和各省省会设立大学堂，在道府这个层面设立中学堂，在州县一级设立小学堂。除了这些普通教育、普通学堂外，还要根据社会发展实际需要，设立各种各样的职业学堂，诸如工、农、商、医、武备等，在过去看来可能只是工匠，只是技艺，但在近代教育体制下，都应该进入学堂培训。此外，还应该注意女子教育和特种教育，诸如聋哑人、残疾人，都应该有合乎其特殊需要的新学堂。胡燏棻认为，如果能够做到这些，那么国无弃民，地无废材，富强之基由斯而立，还怕中国不能摆脱失败阴影，重拾信心，重建辉煌，报仇雪耻吗？
兴学校在甲午战后一时间成了变法自强的关键。事实上，中国自洋务运动以来，也并没有少设具有近代特征的新教育机构，诸如同文馆、广方言馆、水师学堂、武备学堂、自强学堂、实学馆之类，那么究竟是什么原因使这些所谓新教育机构并没有如愿发挥理想效果，没有在中国自强运动中成为一支重要力量呢？梁启超在1896年总结时指出，这些新教育机构实际上只学到了西学的皮毛，言艺之事多，言政与教之事少。其所谓艺者，又不过语言文字之浅、兵学之末，不务其大，不揣其本，即尽其道，指望这样肤浅、这样形式主义的教育去探究西方强大的根本，不是盲人摸象、缘木求鱼吗？
根据梁启超的分析，洋务学堂之所以失败的原因有三：一是科举取士制度不改，青年一代知识分子对西学没有兴趣，因为无论他们掌握多少西方学术，如不通过科考获取功名，就不可能步入官场，无法就业。不能有效解决新知识的出路问题，就不可能有更多的人愿意舍弃科举考试而学新知识；二是师范学堂不立，没有掌握近代教育知识的老师；三是专门之业不分，生员无法在一门科学领域中继续深造。所以，梁启超在1896年发表的《学校总论》中建议政府为了中国的富强，为了报仇雪耻，应该改变旧有的科举取士制度，投入足够的经费，大力发展新式学校教育。
新教育体制应该建立，新式学堂应该大规模推广，但这些应该做的事情，究竟该怎样做呢？在变法维新运动蓬勃兴起的1896-1897年间，各种各样的具体方案设计出来了。曾经出使日本，后又调赴俄德等国，对东西洋社会实况有直观了解的姚文栋参照东西洋的经验提出在京师设立隶属于中央政府的新式学堂，以为人才总汇之所，并为全国教育楷模，举国则效。
翰林院编修熊亦奇具有浓厚的维新思想，是强学会骨干，他在所上的《京师创立大学堂条议》中以为学校是天下之公器，东西洋各国先走一步，明白其理，创办各种各样的大学堂，其国民素质大幅攀升，国民智慧也被大幅度激活，各种各样的创造发明层出不穷，其国家逐步强盛，人民逐步富裕。根据东西洋各国成功经验，熊亦奇建议清政府尽快在京师创建一所具有国立性质的大学堂，聘请东西洋各国一批有真才实学的大师，编印课本，自小学开蒙以次分门教育，坚持数年，必将风气大变，人才辈出，国家必将日趋强盛。
中国人对新教育的期待非常强烈，但是要进入操作层面，确实还有许多的事情要做。1896年6月12日，刑部左侍郎李端棻向清廷提交了奏折，就京师大学堂的创立以及全国新教育体制的创建，提出一些具有操作指导意义的建议。李端棻认为，全国的新教育体制是一个整体，不能孤立观察，更不能孤立进行，仅仅创办一个京师大学堂，而没有全国新教育体制相配合，那么京师大学堂的生源从何而来，出路何在？这些都是值得考虑的问题。李端棻建议，京师大学堂与全国新教育体制必须统一规划，全面推开，自京师以至各省府州县都应该按照统一的规制设立新式学堂，统一全国教育体制，规范各类各级生童入学就学年龄，规范各级各类学堂课程设置。对于京师大学堂，李端棻作了详细的规划，建议在先前官书局基础上扩充，这样可以相对省力省时，事半功倍。京师大学堂的辅助工程和设施，李端棻提出要设立藏书楼、仪器院、译书局、报馆等，以为只有这些机构相互配合，才能相得益彰，取得实效。
李端棻的建议具有很强的可操作性，因而受到清廷高度重视，皇上下令总理衙门就李端棻的建议拿出具体方案。总理衙门以为李端棻的这个建议其本质是对官书局的扩充，因而将李端棻的这个建议转至官书局管理大臣孙家鼐的手中。
孙家鼐也是具有新思想的开明官僚，他在与相关方面相关人士进行两个月的调研讨论后，于1896年8月向清廷提交了一份报告，对李端棻的建议作了充分肯定，以为创设京师大学堂为先前创办官书局的应有之义，同意在官书局的基础上创办京师大学堂。孙家鼐的报告还对京师大学堂的宗旨、选址、分科、教习以及生徒等问题提出一个初步方案，大致描绘出京师大学堂的美好前景。
根据孙家鼐的规划，京师大学堂为中国唯一或至上的高等学府，以中学为主，西学为辅；中学为体，西学为用。中学有未备者，以西学补充；中学有失传不善者，以西学还之修改之。但他明确强调，以中学包罗西学没有问题，但无论如何不会也不能以西学凌驾于中学之上。
对于京师大学堂的校园规划与建设，孙家鼐也在报告中描绘出一幅优美的图画，规划先设大学堂一区，堂之四周，多留空地，多植树木和花草，同时要为京师大学堂的未来发展预留空间，因此京师大学堂的选址非常重要，要充分预计到未来发展的土地需求，诸如藏书楼、博物院等，都要预留空间，以备不时之需。
在学科设置、学堂管理、教师聘用、学生管理与激励等方面，孙家鼐的报告都有详细考虑和规划。除此之外，孙家鼐还对全国教育系统的重建提出一些有价值的意见。
孙家鼐的报告是对李端棻建议的回应，也是清政府第一次明确提出创建京师大学堂。只是后来因为经费以及人事的原因，这个重要规划在此后两年还是被打入冷宫，冻结起来了。
现在的人再也不会想到，当年这个京师大学堂兴办起来是如此之难。
两年后，也就是1898年初，江西道监察御史王鹏运旧话重提，于2月15日向清廷递交了一份奏折，建议皇上克服困难，尽早下令开办京师大学堂。
王鹏运的建议等于临门一脚，酝酿有年的京师大学堂终于从方案进入实质性操作。皇上在批转王鹏运的建议时表示，京师大学堂的筹办已经酝酿多年，许多大臣都提出过类似的建议，过去碍于各种各样的原因与借口无法实行，现在条件大致具备，准其建立，亟需开办。并责成军机大臣会同总理衙门提出详细方案和章程，早日将蓝图转化为实践。
中国开明官僚创办京师大学堂的建议之所以最终受到清廷重视，在某种程度上说也与那些“外来和尚”的不断鼓吹、督促有关。西方来华传教士对中国教育变革始终抱有极大兴趣，他们多年来向中国人传递了不少西方教育的新进展，期待中国在教育上能够尽早与西方接轨。美国传教士李佳白具有很高的学术素养，他在为《万国公报》撰稿时积极鼓吹变法，鼓吹自强，鼓吹教育改革，并向清政府提出创设京师大学堂的具体计划。这些“外来和尚”念的“经”似乎比那些本土“和尚”的动议更有说服力。
在李佳白的方案中有八点具体建议：一是设立总学堂的根本用意在于使各种学问荟萃一处，无论学问出自何人，来自何邦，但视于人有益，皆当采用，不使少有缺漏；二是总学堂应该尽可能多地设立各种学科，诸如中西文法文理、中西史鉴、政事学、律法学、富国策、地理学、地势学、算学、格致学、化学、天文学以及机器学、矿学、金石学、工程学、农政学、身体学、医学，乃至中西各等性理学、性灵学等，都应该兼收并蓄；三是总学堂虽备有各种学问，然一人之聪明才力势必不能兼学无漏，即使兼学某科，亦势必不能兼精。所以在总学堂之内应该再分设各种专门学堂，其对目前中国最要者有政事律法学堂、格致学堂、矿学堂、工程学堂、农政学堂、医学堂、博文学堂等，所有这些急需专业都应该挑选那些性之所近、学有所长的学生入一专门学堂研习，各尽心力以学之，务造其极而止；四是总学堂于各种专门学堂之外亦可以设立一大学堂，进行通才教育；五是设立总学堂务求尽美尽善，不可照搬西方诸国的寻常办法，一定要有所创新。如果仅仅照搬西方诸国的寻常办法，那么新设立的总学堂与中国先前已设立的各种学堂就无所区别，既不可谓之总学堂，复不可谓为尽美尽善之办法。倘若如过去那些仿照西方设立的各种学堂只能使学生通西方语言而不能通其文艺，或能通算学、格致学之浅显的学理而不能通其深邃的奥秘，此不过蒙学、中学之程式，断不是他所期待的总学堂；六是在总学堂内应该大力倡导爱国精神，不论是中国人，还是总学堂聘用的外国人，都必须具备有益中国之心，成有益华民之学；七是在京师设立总学堂的根本目的是为中国各省提供示范，为各省即将开展的新教育体制改革提供人才和经验，他日学成，或出而效用于各省，或出而教习于各地；八是在京师设立总学堂，不但能扩众人之才智，尊朝廷之体统，亦可扬国家之声名，使中国与世界同步，并最终使中国成为国际大家庭中负责任的一员，使西方诸国不致因中国不愿学习西方、不愿与世界同步而轻视中国。
根据这八点分析，李佳白认为在京师设立总学堂已刻不容缓，至于议论中的所谓开办经费问题，在李佳白看来根本不成问题。他认为，不知总学堂一事，若能妥立章程，教以实在学问，既无流弊，款亦不多。朝廷决计举行，四方莫不相应。铁路尚不惜费，学堂何难筹款？况学堂之有益更非铁路之可同日语乎？李佳白竭力鼓励中国政府能够克服困难，早日创设具有近代特征的大学堂。
