京师大学堂校牌
自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；加上各地最优秀学子大部分均投身京师大学堂，从职能、学统等方面均显示出京师大学堂与国子监之间的传承，因此不少学者皆认为京师大学堂（北京大学）是中国太学的唯一正统继承者。1948年，胡适在《北京大学五十周年》一文中说：“我曾说过，北京大学是历代的‘太学’的正式继承者。”除胡适外，冯友兰、任继愈、周培源、季羡林、萧超然等学者、教授也曾表示同意北大“太学渊源”之说。甚至有人提出，北大的校史应当提前一两千年。而北大中文系教授陈平原则反对这个说法，认为京师大学堂并非由国子监改组而成，并不是直接继承自国子监。
1912年，京师大学堂改名为国立北京大学，是中国历史上第一所冠名“国立”的大学，近代著名学者、翻译家严复为首任校长。严复是中国自由主义思想的第一代布道人，首先发出“以自由为体，以民主为用”的呼喊，应视为开中国自由主义先河的人物。此后是章士钊、马相伯、何燮侯与胡仁源等。
京师大学堂是清末最高学府，但由于受封建主义影响，入学的大多是纨绔子弟，教师也有不少前清遗老。直到蔡元培主校时，校风才为之一振，四海人才汇聚，五四运动更使之闻名中外、留名青史。
严复大师
1917年1月，著名教育家和民主主义革命家蔡元培（1868~1940，字孑民，浙江绍兴人）出任北京大学校长（早年他曾在京师大学堂译学馆做过译学馆教员，讲授国文及西洋史），他“循思想自由原则、取兼容并包之义”，对北大进行了整顿和革新，奠定了北大向近代大学转变的基础。北大开始思想解放和学术繁荣，从此日新月异。陈独秀（1879~1942，安徽怀宁人）、李大钊（1888~1927，河北乐亭人）、毛泽东（1893~1976，湖南湘潭人）以及鲁迅（1881~1936，原名周树人，浙江绍兴人）、胡适（1891~1963，原籍安徽绩溪，生于上海）、李四光（1889~1971，湖北黄冈人）等一批杰出人才都曾在北京大学任职或任教。此后10年，北大处于鼎盛期。
鲁迅是伟大的文学家、思想家和革命家，是中华文化革命的主将。他以笔为武器，战斗了一生，被誉为“民族魂”。代表作有小说《狂人日记》、《阿Q正传》、《孔乙己》、《祝福》、《药》，散文集《朝花夕拾》，散文诗集《野草》以及600余篇“像匕首，像投枪”，“嬉笑怒骂，皆成文章”的杂文。鲁迅曾经教过书的大学先后有：北京高等师范、女子师范大学（均为北师大前身）、北京大学、厦门大学、中山大学等。他在北大主要讲授《中国小说史略》等课程。晚年在上海从事专业创作。
鲁迅先生
胡适是中国现代最杰出的人文百科类大师级学者之一，新文化运动领袖之一，自由主义先驱。1917年留美回国，就深得蔡校长赏识和信任，并委以重任。头年任哲学研究所教授、主任，次年为英文部主任，1919年代理教务长，1920年转为正式教务长，兼任《新青年》杂志主编；1922年成立国学研究所，就任编辑部主任，主编《国学季刊》，并兼校务委员等职；先后任过哲学、外国文学、英国文学、教育、中文等5个系的主任，其间，兼任辅仁大学教授及董事；1931年出任文学院院长，兼任中央研究院院士；做了短时间中华民国驻美国大使后，于1946年回北大担当校长，直到1948年底止，前后在北大工作近30年。可见胡适在北京大学的作用和影响，在形成北大的自由主义传统上远非一般人可比。
胡适早期受到梁启超、严复思想的较大影响，赴美留学后则受赫胥黎、杜威的影响，毕生宣扬自由主义，提倡怀疑主义，倡言“大胆假设，小心求证”“言必有证”的治学方法，并提出“多研究些问题，少谈些主义”，“历史不是一个任人打扮的小姑娘”等观点。
1937年7月，胡适在庐山谈话上说，教育应该独立，其涵义有三：（1）现任官吏不得担任公、私立大学校长、董事长；更不得滥用政治势力，以国家公款津贴所长的学校。（2）政治势力（党的势力）不得侵入教育；中小学校长的选择与中小学教员的任聘，皆不得受党的势力影响。（3）中央应禁止无知疆吏用他们的偏见干涉教育，如提倡小学读经之类。
从1920年起，自英国留学回来的李四光，担任北京大学地质系主任、教授。李四光是著名科学家、地质学家、教育家和社会活动家，我国现代地球科学和地质工作奠基人，新中国地质事业的主要领导人。
1927~1929年之间，北京大学处于动荡之中，并遭到严重摧残。奉系军阀攫取北京政权后，于1927年悍然宣布取消北大，与北平其他8所国立大学合并为京师大学校。1928年，南京国民政府先将其改为中华大学，复改为北平大学，后来改为国立北平大学北大学院。1929年北京大学宣布自行复校，国民政府于8月6日将北大学院改为国立北京大学，蔡元培再次担任北大校长1年有余。
1930年底，曾三度代理北大校长的蒋梦麟（1886~1964，浙江余姚人）开始正式执掌北大。当时北方时局扰攘不定，学校经费虽然时发时欠，然而在学术上、思想上和言论出版上还是比较自由的。蒋梦麟掌校期间，正是民族危亡、内忧外患之时。而经过亡校风波的北大，却在教学与科研上稳步上升，蒋梦麟这位中国现代杰出教育家功不可没。
1937年卢沟桥事变后，北京大学与清华大学、南开大学南迁长沙，共同组成长沙临时大学 。1938年初，临时大学迁往昆明，改称国立西南联合大学。西南联大汇聚3所名校菁华，以刚毅坚卓之精神，维系中华教育命脉。抗战胜利后，北大返回故园，于1946年10月正式复学。
日本人控制华北期间，整合北平大学医学院、农学院以及北洋工学院留在北平的部分师资和学生，号称“恢复”北京大学，于1939年1月3日派汤尔和任总监督，主理校务，1月12日聘原图书馆领导周作人任图书馆馆长，3月28日聘周作人兼文学院筹备员。文学院成立后，周作人出任文学院院长。1940年，汤尔和升任华北政务委员会教育总署督办，钱稻孙出任校长。1941年，周作人升任华北政务委员会教育总署督办，校长钱稻孙兼文学院、农学院院长。1945年8月15日，日本裕仁天皇宣布投降，结束本时期。
抗日战争结束后，南京国民政府教育部在1945年9月4日指定胡适出任国立北京大学校长。当时胡适还在美国办外交，便委由傅斯年代理。傅把汪精卫政权时代的全部教职员工开除，1946年7月才把校务交给胡适。胡适任职到1948年12月15日北平和平解放前夕，搭国民党政府专机逃往南京。1949年2月北平解放，文学院院长汤用彤（先后任中央研究院院士、中国科学院学部委员）出任北大校务委员会主席。
