講武堂開辦之初，軍事訓練基本搬用日本軍校“尚武”的教育內容，以軍事學科為主，普通學科為輔，學製三年。軍事學科分步、騎、工、炮、輜重等五個兵科，設甲、乙、丙三班，課程仿照日本士官學校略作調整而成，分為學科、術科兩項，後期還創建了飛行及空降兵科。軍事學科的教材大量翻譯和采用日本士官學校的“四大教材”，即《戰術》、《築城》、《陣中要務》、《步兵操典》。還聘任軍事學家楊傑等人為專職教官，特邀日本陸軍上校苫米地四郎和日本陸軍中校鈴木兵，分別主授高等兵學、兵器學和劈刺教官。步、騎、工、炮等四大兵科定期在昆明北教場、幹海子和黑龍潭，進行野外訓練和實彈射擊訓練。步兵學員每次射擊訓練的實彈“不少於15粒”，其他兵科學員在野外訓練時所需的騾馬匹數、火炮、彈藥等武器裝備也盡力保證供給，目的在於將學員培養成一專多能的軍官，甚至就連後勤、輜重軍官也能獨立作戰。普通學科有國文、算術、幾何、英文、法文、日文等等。這種課程設置，在那個時代，是比較先進的。學堂對學員實行刻苦訓練，嚴格管理。學員每早從淩晨5點起床訓練到每晚9點方可入睡，每日三餐稍事休息後，就立即投入“課堂理論和操場演習戰”的訓練，甚至夜間也開展不定時操練。其它如內務、著裝、軍容、軍紀，要求做到一絲不苟，嚴肅對待。學生一律佩戴寬邊圓蓋帽，帽頂白色鑲紅邊，帽徽是三角形金星。這種紅箍帽後來被整個滇軍采用，使得外地人稱滇軍為“紅頭軍”。另外，學堂還要求學員對老百姓一定要和善禮貌，嚴禁擾民害民。當時，一個名叫常紹群的學員，有一次在昆明曉東街“福順居”吃飯，因結賬時與店主打了起來，店主哪是常紹群的對手，幾下就被打得鼻青臉腫。事後，店主將常紹群告到講武堂，常紹群因此險些被開除學籍，幸虧他成績優良，頗得教官偏愛，幾經道歉、檢討，被痛打20軍棍、關了一個月禁閉之後，才得以回隊訓練。
事實上，講武堂從它誕生的那一天開始，就意示著它是封建王朝一手“培植”起來埋葬自己的掘墓人，是中國近代史上從校長到教官、學生都參與打倒封建統治的唯一軍校。可以說，從開始籌辦時，學堂的領導權就完全被同盟會所掌握，成了同盟會在彩雲之南播撒革命種子的天地。當時，學堂有47名教職員工，同盟會員就占了17人，還有革命分子11人。特別是學堂的一、二、三號領導人全是同盟會員，這些領導人又將其他同盟會員和各革命黨派人士提升為各兵科科長、各班班主任、主要教官或執事官。這樣一來，這座軍校實際上成了“雲南革命的主要據點”，成了“團結西南革命力量的核心”，成了一座革命思想烈焰熊熊燃燒的大熔爐，成了舊民主主義革命的策源地之一。對於這個巨大而危險的秘密，清政府派來繼任雲貴總督的李經羲當然也有所察覺，他曾聽人說，學堂內革命黨人多，留下這所軍校是“養虎為患”。李經羲為此采取的緊急措施是，借故於1911年將講武堂總辦李根源調到滇西籌邊，同時把自己最信任的湖南人蔡鍔請來任協統（相當於今天的旅長）。讓李經羲沒想到的是，蔡鍔更是一個“危險”人物。當時清廷正四處緝拿“康梁亂黨”之一的梁啟超，而蔡鍔正是梁啟超的得意弟子，所以蔡鍔一到雲南就迅速與李根源、唐繼堯秘密會合，一起策劃和發動革命活動。
1911年，講武堂一期受過革命思想熏陶的數百名學員，畢業後被分配到雲南各部隊。為響應孫中山先生在廣州發動的“辛亥革命”，雲南陸軍講武堂師生組織發動了“重九起義”，成立了以蔡鍔為都督，講武堂主要軍官李根源、唐繼堯、顧品珍任要職的臨時軍政府。之後，講武堂師生又組成“北伐軍”馳援川、黔兩省起義，促進了各省的相繼反清獨立，結束了幾千年的封建統治。1912年，以講武堂師生為骨幹構成的新式滇軍，入藏平叛，在溜同江僅憑2000人一支縱隊，大敗農奴主與英殖民者勾結的叛軍，創造了無一人傷亡，僅損失9支槍的罕見戰跡。1915年，新式滇軍打響了反袁護國的第一槍，兵分二路入川、入粵作戰，蔡鍔與李根源、李烈鈞在這場戰爭中，成了赫赫有名的“護國三傑”。他們都與講武堂有很深的關係，蔡鍔身為都督，曾當過講武堂的兼職教官，李根源和李烈鈞則直接任職講武堂。1922年，雲南在顧品珍主政時期，最先響應孫中山號召，新式滇軍再次入粵，在平定廣東後，參與了北伐戰爭。在抗戰爆發後，雲南組建了第六十軍、第五十八軍、新三軍和由原駐粵滇軍改編的第三軍，奔赴抗日前線。在這些部隊中，由講武堂師生擔任軍、師級以上將官的至少有70多人，旅、團長達數百名。其中第三軍軍長唐淮源、師長寸性奇及少將旅長陳鍾書、二十九軍軍長王甲本等，在抗戰中為國捐軀。日本投降後，代表國民政府在芷江受降的，是講武堂14期學員蕭毅肅，時任陸軍總參謀長、受降總指揮。其後，南京“9?郾9”受降時，中國政府總代表是講武堂教官出身的何應欽。同時，講武堂第4期學員盧漢在河內、講武堂13期學員魯道源在南昌，分別代表中國政府接受日本投降。
完全可以說，雲南陸軍講武堂深刻影響了中國近代百年史，影響了黃埔軍校，甚至影響了世界。從辛亥革命到護國討袁，從北伐出師到八年抗戰，從這裏走出了兩萬多名學員，其中華僑學生500多人，朝鮮籍學生30多人，越南籍學生60多人，緬甸籍學生20多人。在護國運動時期，為川軍代辦速成班兩期，培養軍官400多人。還先後在貴陽、瀘州、韶關、廣州、徐州等地設立分校，開了國內軍事學校在外省設立分校的先河。特別是1917至1928年間畢業的12到19期學員，在經曆了十多年國內各種戰爭磨練之後，很多成為國民革命軍的高級將領。