二是重点建设和充实理学院。蒋梦麟认为“20世纪为科学的时代”，所以“20世纪的教育就是科学的教育”。他曾指出北大教育最大的弱点在理学院（当时许多人对此执不同看法），并预言中国10年或15年后，必有一场科学大运动发生，将来必有科学大兴的一日。因此，执掌北大之后，他就对理科的教师队伍进行了比较彻底的整顿，重新聘请全部教授。一批学有专长的学者来到北大任教，如刘树杞（皮革专家）、李四光（地质力学专家）、饶毓泰（光学专家）、张景钺（植物学专家）、孙云铸（古生物学专家）、曾昭抡（有机化学专家）、江泽涵（拓朴学专家）等，他们都堪称当时国内第一流的科学家。接着他又想方设法扩充仪器设备。他通过多方活动，争得中华文化教育基金会合作，1931年至1935年之间，该会每年向北大提供20万元法币基金，加上本校每年自筹20万元，都用来添置仪器设备。经过几年努力，地质系、物理系、化学系、生物系、心理系都建成了和一所现代化大学相匹配的实验室和仪器设备。
北大地质系一向人才济济，蒋梦麟时代的实验设备更是全国一流，设置了矿物学实验室、古生物学实验室、矿物岩石光学实验室、岩石分析室、选矿实习室等，并修建了地质学馆，开辟了地质陈列室和研究室。
物理系原来仅有一间实验室兼仪器室，设备差，精确实验无法进行，数据只得抄书本。经过几年努力，北大物理系成为国内同类专业中设备较齐全的一个系，有普通和专门物理实验室5所，光学实验室3所，电振动、应用电学和放射物X光线实验室各一所，以及研究室、机器房和物理特备教室等。生物系的动植物标本室亦是国内一流的。
三是完善教学科研制度。1932年12月，北大公布《国立大学学则》，规定本科各系修业年限为4年，每学年至少上课28星期以上，取消1919年以来实行的课程单位制，实行学分制，每个学生至少要修满132学分方可毕业。各系的必修和选修课都有一定比例，所有一年级新生入学后必先修共同科目，同时选修将要转入系科的有关课程，经一年学习，然后才正式成为有关学系的学生。学校还提出本校学生必须人人掌握一种外国文字，能看、能写、能说，凡入国文系者必须外文成绩好。入外国文学系者，必须国文有根底。学则还规定了学生成绩计算办法，学生缺课、补考、留级、退学的管理办法。
1932年研究院正式成立，蒋梦麟兼院长，分三部，原研究所国学门改为文史部，增设自然科学和社会科学两部。10月，研究院第一次录取新生25名（文史12名、自然科学3名、社会科学10名）。1934年6月，北大修改研究院规程，将三部又改为文科、理科、法科三个研究所。这时研究院开始走上正规化，有入学考试、论文答辨、学位授予等。
总之，在蒋梦麟掌校时期，北大从军阀蹂躏的混乱中恢复过来，教学和科研都走上了正常轨道，并在许多方面比20年代有所发展。正如胡适所说：他（指蒋梦麟）是一个理想的校长，有魄力，有担当……这个时期，北大的学风和精神继续得到积淀和发扬，沙滩、马神庙、北河沿一带，仍然是全国学子心中向往的地方。
