为完成既定目标，1882年10月30日，李鸿章专门发布《北洋水师学堂招生告示》，从增加津贴等方面提高吸引力。到1898年的时候，海军统领叶祖珪回闽时，严复还委托他在福州代选优秀子弟30名，次年带到天津参加考试，由严复亲自拟题。
严复在天津北洋水师学堂任职期间，学堂招生、课程设置、聘请外国教习、主持日常教学管理等学堂具体事务均由他负责。因此他对海军教育作出了重大贡献。
这点从北洋水师学堂的课程设置和学生成绩便可以看出来。北洋水师学堂的学制为五年，参照福州船政学堂成例，分为堂课四年，舰课一年。
堂课分为内堂课程与外场课程两大类。驾驶专业内堂课程主要有国文、英文、天文、地理、数学、重学、驾驶、御风、测量、演放鱼雷等。管轮班内堂课程主要有国文、英文、舆地、数学、重学、物力、汽机、机器画法、机器实艺、修订鱼雷等项。两个专业的外场课程相同，均为单人教练步兵操法、信号学、成队教练、成营教练、枪炮法理、升桅操练、炮弹及引信法理等。
这样的课程设置，“多为从前闽厂驾驶学堂洋教习所未及深”，就连英、俄两国水师兵官也承认，“欧洲水师学堂所留以俟上练船后指授之学，此堂均已先时预课。”
从学生成绩看，严复所教驾驶毕业班成绩良好。按英国海军章程，海军中尉军官生届上练船，算法、代数、几何3项所考分数，以得总分1/3者为中选，上船后再学习三角、驾驶、天文、重学诸书。除外语外，代数、几何、三角、算法、重学、格致、驾驶、天文测量、仪器等项全部相加，分数得1/6者为中选。而严复所教授的1884年首届驾驶毕业班伍光建等30名学生，不仅学完10余项规定堂课，还提前完成多项舰课，多数成绩超过总分一半。
1887年第二届驾驶毕业班冯琦等20名学生，除将英国海军官生应知之学全部学完外，还多学习割锥、鱼雷等5项科目。第二届考试部分科目由严复和罗丰禄命题，部分科目甚至直接采用英国皇家海军学院的试题，其得分超过总分3/4者6人，超过1/2者10人，其余都在1/3以上。参与会考的英国水师兵官马图林称赞此届学生造诣精纯，为意料所不及，素来轻视中国水师的英国领事壁利南也刮目相看。
在严复的主持下，北洋水师学堂的课程设置和学生成绩不仅超过了以前由洋教习主持的福州船政学堂，甚至超过了欧洲同类学校。
1884年12月21日，李鸿章专门上奏“水师学堂请奖折”，对水师学堂教学情况给予高度评价，申请对严复给予奖励，并赏加副将衔。数日后，请奖得到朝廷批准。清政府以北洋水师学堂办有成效，按照各自成绩分别给予了严复等人嘉奖。此后，严复的办学水平多次受到肯定，多次受到朝廷的表彰，其职务也得到相应的升迁。
1900年6月，八国联军尽毁天津机器局及北洋水师学堂，学生星散。严复由天津逃往上海避难，从此脱离了北洋水师学堂。
