汉承秦制，但在教育上则转而采用儒家的主张，重新肯定教育在育才和化民两方面的作用，把教育作为巩固汉朝“一统”的重要工具。汉武帝时期，随着政治经济和思想条件的成熟，逐步实行了“罢黜百家、独尊儒术”、“置五经(指儒家经典《诗》、《书》、《礼》、《易》、《春秋》)博士”、“开创太学”、“确立察举制度”等政策。
为了培养和选拔精通儒经并能“尊王明伦”的治术人才，汉武帝采纳了董仲舒和公孙弘的建议，于元朔五年(公元前124年)下诏在长安设太学，置博士弟子(即太学生)。开创太学后，太学就成为地主官僚政府下设的一种“育才养士”的教育机构。汉武帝以后，随着汉王朝政治、经济、文化的发展，太学教育也有很大发展。汉武帝开创太学时，太学生仅50人，汉昭帝时太学生增至百人，汉宣帝时增至200余人，汉元帝时增至千人，汉成帝时增至3000人。汉平帝时，王莽辅政，于元始四年(公元4年)为太学生建筑校舍，能容太学生万人。东汉时光武建武五年(公元29年)重建太学于洛阳南门外，校内设有讲堂，门前并有石经四部。京师形成了太学区。太学一时盛况空前。到顺帝以后，太学发展到鼎盛时期，太学生竟达三万人，连匈奴等少数民族也遣子弟入学。这种盛况是世界古代教育史上罕见的。
汉代太学的教师称博士。汉代每一儒家经书设一名博士。汉武帝时置博士七人，汉宣帝时博士扩大到14人，汉元帝时又增加到15人。汉平帝时，增五经为六经，每经博士五人，共置博士30名。东汉光武帝又置经学博士14人，统一由祭酒领导。祭酒相当于太学的校长，由太常选定德高望重的博士充任。担任博士的基本条件是：明于古今，通晓百家，知识渊博，德行高尚，作风正派，恪守师法家法，教学经验丰富，身体健康等。西汉博士通过征辟或荐举的方式选取；东汉时则采取考试方式选取，并要求基层政权写“保举状”。考试博士，由太常亲自主持。如东汉伏恭经“太常试经第一，拜博士”。应试博士的人年龄须在50岁以上。如果发现应试的人不符合条件，或辞退，或驱逐。如东汉时张玄试笔第一，拜为博士，但后发现他不尊家法，有离经叛道行为，被撤换。杨仁经考试合格拜为博士，后发现不满50岁，汉明帝改任他为北宫卫士令。
汉代太学的学生，西汉称“博士弟子”或“弟子”，东汉称“诸生”或“太学生”。学生来源：一是由太常在京师和地方直接挑选；二是由郡国道邑等地方举送。选太学生的标准以德、才为主，还重仪表。
汉代太学很注重考试，制定了十分严格的考试制度。从某种意义上说，汉代太学既是国家的最高学府，又是国家的考试机关。汉代太学的考试有两大作用：一是通过考试发现人才，选拔人才，充实汉朝官吏队伍；二是通过考试，督促学生学习儒家经典。董仲舒在《举贤良对策》中向汉武帝建议道：“养士之大者，莫大乎太学。太学者，贤士之所关也，教化之本原也……臣愿陛下兴太学，置明师，以养天下之士，数考问以尽其材，则英俊宜可得矣。”意思是说：培养人才没有比办好太学更重要了，太学是贤才所由出，教化之本源。他希望皇帝兴办太学，聘请高明的教师来教养天下的贤才，常常考问他们，来发展他们的才能，那样，英俊的人才就可以得到了。
在汉武帝开创太学时规定太学生每年考试一次，称谓“岁试”。东汉时改为每两年考试一次。汉代太学考试方法有以下几种：
“射策”是汉代太学惯用的一种考试方法，创始于汉武帝时代。《汉书·儒林传》说：“自武帝立五经博士，开弟子员，设科射策，劝以官禄。”其具体作法是：由主考人根据儒经内容提出若干问题，然后按照这些问题的难易程度分成甲乙两等，再把这些问题写在帛或纸上密封起来，由被试者随意抽出其中一二种题来解答。这种方法与我们现在采用的抽签考试方法相类似。内容侧重对于儒家经典意思的解释与阐发。主考人根据学生的解答判断学业成绩，成绩合格者授予相应的官职。不过每科均规定很少的取官名额。
东汉司空徐防于永元十四年(公元102年)上书要求改进考试方法，认为《论语》不宜“射策”，理由是《论语》是最基本的教材，应试者全应熟习，不如改为“策试”。所谓“策试”，就是教师事先按家法章句分科出好50个题目，学生凡是回答得多且好的被评为“上第”，“五经各取上第六人”，上榜公布，作为政府录用的依据。
《汉书·儒林传》载：“唐生、褚生应博士弟子选，诣博士，抠衣登堂，颂礼甚严，试诵说，有法。”这说明当时已实行“试诵说”的“口试”考试方法。
这些考试方法一直推行到西汉末年，王莽时有一些小变动，仍是每岁一试，增加录取名额，改为甲乙丙三科。东汉初年又恢复了甲乙二科。随着太学规模的扩大，考试制度也进行了若干改动。 自汉质帝时起，不分甲乙科，只取“高第”，即最优者。后来又增加了补官的名额。到汉桓帝建和元年(公元147年)仍从太学生中扩大录用名额，把考试最优者排成四等，由太学推荐给政府，然后授予官职，即高第15人和上第16人均做“郎中”，中第17人为“太子舍人”，下第17人为“王家郎”。桓帝永寿二年(公元156年)又进了一步，采用“两岁一试”，废止录取名额限制，以通经的多少定等第高下，并据此分别授官，即将太学考试与政府分配直接挂钩的办法，作为一种制度来执行。具体办法是：太学生学满两年可以参加考试，以五经为命题范围，以能通经书多少来分别次第，考试不合格的可留校继续学习，过两年赶下届考试。通二经者，授予“文学掌故”官职，也允许不去做官，继续学习，待两年后再参加高一层次的考试。通三经者，授予“太子舍人”官职，也允许不去做官，继续学习，待两年后再参加通四经的考试。通四经者，授予“郎中”官职。如此类推，直至博通五经为止。已作官的太学毕业生亦可参加考试，作为继续升官的依据。这种通过考试选用人才的方法是可取的。这对于鼓励太学生们继续不断地研究儒家经典，养成通才，也是有很大作用的。西汉的太学生多只能专儒家一经，东汉的太学生一人逐步能通二经、三经、四经乃至五经，有的还能兼通今古文，如郑玄被称为“括囊大典、网罗众家”的通儒。
汉代太学注重考试，使得学生专心攻读，潜心于经典，培养了不少人才。如著名思想家王充、著名数学家崔瑗、著名科学家张衡、著名经学家郑玄等等，都曾是太学生，在太学学习过多年。这说明汉代太学考试制度的确起过积极作用。汉代太学既是教学机关又是代表国家的考试机关，这样可以鼓励青年自修，校外人才经过考试也可以给予一定的资格和荣誉，这也是值得肯定的。但是，由于汉代太学教学制度不甚严格，一味地依赖考试，因而也带来不少弊病。汉王朝通过太学考试，鼓励学生研究经学，并给以政治出路，通过考试，即可以当官，享受荣华富贵，这使广大青年学生一头钻进故纸堆里，把毕生的心血花在经书上面。经学的繁琐章句，束缚了知识分子的头脑。强调“师法”与“家法”也加深了门户之见，束缚了学术的发展。某一经的大师，如得到朝廷肯定被立为博士，这个经师的经说便成了“师法”。弟子相传，又别为章句，便成“家法”，故一经有数家。太学博士只能依“师法”、“家法”传授，并以此考核太学生，违背“师法”、“家法”者考试就不能通过。汉代太学考试制度往往要求学生死记硬背，不能培养学生的思维能力与创造能力。
汉代太学没有年限规定，太学生一年没有通过考试允许下年再考，这样一年一年考下去，太学里往往有一些少年入学一直到头发白了还没合格的老学生。这些老学生巴望有朝一日考试合格，得到皇上的“恩赐”而步入官场。汉灵帝熹平五年(公元176年)曾特别给了年过60的老学生百余人以考试的机会，考中的给以官职。汉献帝初平四年(公元193年)甚至为照顾那些“结童入学，白首空归”的老学生，全部给他们以“太子舍人”的官职。当时长安城中有以下民谣，真实地描写了这一情况：
头白皓然，食不充粮。裹衣蹇〔jian减〕裳，当还故乡。圣主愍〔min敏〕念，悉用补郎。舍是布衣，被服玄黄。
此外，汉代地方郡国学校也有考问经学并根据成绩优劣而授官的。如武威郡学对于“章句既通”的学生，有着“显拔荣进”之为，以致“郡遂有儒雅之士”(《后汉书·任延传》)。北新城长刘梁和桂阳太守栾巴，都曾举行“试策殿最”的考试，并且“随能升授”(《后汉书·文苑列传》、《后汉书·栾巴传》)。郡国还有明经试，即由郡国贡其生员至京师考试，有甲、乙等科，授官和太学中的甲、乙科略同。郡国明经试是于太学之外，为照顾边远州郡自修之士和私学弟子而设立的。在桓帝建和年间(公元147—149年)还开设“比郡国明经试”，这是对太学岁试选士的补充，太学和郡国学校生员均得应考。汉代郡国学校的考试擢用虽未制度化，亦无统一标准，但郡国学校采取了考试制度是没有疑问的。
总之，汉代太学考试制度促进了汉代官僚队伍儒学化，“公卿大夫士吏，彬彬多文学之士矣”，为汉王朝提高吏治效能、强化中央集权发挥了重大作用。同时也促进了经学的繁衍兴盛，如班固在《汉书·儒林列传》所赞：“自武帝立五经博士，开弟子员，设科射策，劝以官禄，讫于元始，百有余年，传业者寝盛，支叶蕃滋，一经说至百余万言，大师众至千余人，盖禄利之路然也！”