兩宋時期，蘭州曾作為西夏、宋、金等政權的交彙區，受到各政權政治、經濟、文化教育的交互影響。由於西夏、金政權都受中原漢文化的影響，為了適應對廣大漢族居住地區統治的需求，在教育方麵基本沿用唐宋製度設置各部機構，學校、科舉之事歸禮部掌管，以儒家思想作為封建統治的精神支柱。宋代的教育製度和措施可分為科舉、官學、私學、書院等方麵。宋代注重抑武重文，文官的選拔，主要通過科舉來實行，因而科舉取士的規模較大。官學在教育對象上，範圍逐漸擴大，身份品級的限製比唐代放寬了。在中央設國子監作為教育行政機構，總攬全國學校，地方官學有路、州、軍、監、縣各級。州縣學的發展主要有兩條途徑：一是對前朝原有州縣學的承襲；二是興學運動。北宋時期先後經曆了三次興學運動。第一次為慶曆年間範仲淹執政時，詔令各路、州、軍、監都設立學校。規定凡學生達到二百人以上者，允許設置縣學，自此開始，全國各州郡無不有學校，從而使地方官學教育進入新的曆史階段。第二次為王安石執政時，詔置京東、京西、河東、河北、陝西五路學，以陸佃等為諸州學官。第三次為蔡京執政時，奏請天下州縣並置學，州置教授二人，縣置小學。三次興學運動使“學校殆遍天下”。
在宋代，有關蘭州地方官學的狀況有了明確記載。據宋哲宗時史天常撰碑所記，當時蘭州城東南隅有文廟，內設蘭州儒學。宋代為了保障學校經費，規定了“學田”製度。史載熙寧四年，詔諸路置學官，州給田十頃為學食，原有學田不及者益之，多者聽如故。學田的賜給，目的在於保證學校能正常發展，而不受其他變故影響，這在中國教育史上是一個創舉。元明清時期，我國統一的多民族國家形成前所未有的大一統局麵，為了加強和鞏固封建統治，各朝統治者都把程朱理學作為教育的基本理論，使教育同科舉更加緊密結合在一起。這一時期，蘭州的地方官學得到進一步發展，有關記載也較為詳明。
元代統治者對地方官學頗為重視，先後頒布了一係列教育措施，對推動地方教育的興辦起到了推動作用。元代在甘肅行省各級行政管轄地區都設有儒學，並設有專門機構進行管理。據記載，元代的金州（今榆中縣）判官傅夢臣設金州儒學，由於金州在明初降為金縣，金州儒學遂改為縣學。元順帝時，蘭州知州姚諒在城東南建蘭州州學，明初蘭州降為蘭縣，州學遂改為縣學。後來隨著蘭縣升為蘭州，縣學複為州學，清乾隆時又改為府學。
明朝建立後，太祖朱元璋十分重視學校的教化作用，一再強調“治國以教化為先，教化以學校為本”，並下發詔書，“令郡縣皆立學，禮延師儒，授生徒，以講論聖道，使人日漸月化，以複先王之舊，以革汙染之習，此最急務，當速行之。”因此，戰亂平息後，各地的儒學先後得以恢複和發展。明代蘭州儒學的規模並不大。據《明史·選舉》所載，在蘭州的州儒學學生不過百人。盡管規模很小，但蘭州儒學也培養出不少人才，諸如政治家、思想家段堅、黃諫、陳祥、鄒應龍，軍事家彭澤，史學家王道成等眾多人才，為家鄉爭得了榮譽，為明代社會發展作出了貢獻。除州縣儒學外，蘭州的肅王府還設立宗學，規定凡宗室10歲以上子弟都入宗學肄業。
清代的學校製度基本沿襲明製。清代的蘭州府學有了較大的變化。據記載，清代前期蘭州府學有學田9頃40畝，中為大成殿，紅牆黃瓦，金壁輝煌，規模宏大，氣勢軒昂。孔子神位立於正中，大成殿東西兩廡建名宦祠、鄉賢祠，宮殿前為戟門。池上有橋，橋南是宮牆。宮牆東、西兩側有柵門，兩柵門前各有木質牌坊一座，分別題額“興賢”、“育俊”。大成殿稍後東有尊經閣，閣下置有稀世珍品淳化閣帖石碑148塊。明倫堂在大成殿後堂，左為教授署堂，右為訓導暑堂。
元明清三代，蘭州地區的府州縣儒學中設有教授、學正、教諭及訓導等職，掌管教誨所屬生員事務。明洪武時，朝廷規定各級儒學分禮、射、書、數等科，分科設教。實際上明清盛行科舉，儒學成為科舉的附庸，教學的目的主要在於考課。儒學的學生稱為生員。生員是從童生中招收，童生的入學考試包括縣試、府試和院試三個階段，兩年內分科考兩次。童生經過各種考試，取得生員資格後，才能被府州縣學所錄取。儒學的生員分三等：一等叫廩膳生員，簡稱廩生，每年可以從國庫支領白銀四兩，稱為廩膳銀；二等叫增廣生員，簡稱增生，無“廩銀”，但可補廩生缺額；三等叫附學生員，簡稱附生。儒學生員的錄取名額，根據當地文風的高下，錢糧丁口的多寡各有差別。清後期，錄取名額逐漸增多。蘭州府學的生員從府屬六州縣考生中選考，其規定名額廩生、增生各40名，共80名。歲科兩試各入附生20名，另歲試入武生20名，共60名。皋蘭、金縣儒學名額少於府學。