培養方式是為順利實施培養內容而選用的特定方法。結合自身特色，理科高中的培養方式呈現出加速、多樣和自主的特點。
（一） 加速製
加速製是國際上普遍采用的一種資優生培養方式。所謂加速製，是指一種基於學習進度的教育幹預，主要通過快於一般學習速度或低於常規學習年齡的教育項目來實施(pressey, 1949)。加速製也是理科高中的培養方式之一，主要體現於培養內容的超前性方麵。
1 采用大學水平課程
理科高中的大部分課程都已接近或達到大學階段培養內容的難度，如ap課程（或者ib課程）ap是advanced placement的縮寫。ap課程即大學先修課程，是由美國大學理事會（the college board）主持的在高中階段開設的具有大學水平的課程。ib是inteational baccalaureate diploma program的縮寫，ib課程是國際文憑組織ibo（inteational baccalaureate organization)為全球學生開設的高中課程，同時也是大學預科課程，學製兩年，授課語言為英語，主要目的是讓學生接受國際教育，為將來在世界著名大學深造打下基礎。和部分大學課程。
當前，美國高中已較為廣泛地采用ap課程。一些理科高中開設所有學科的ap課程；一些學校的學生至少學習4門ap課程，如托馬斯·傑弗遜理科高中。盡管ap課程能夠滿足學生加速學習的需求，但是許多理科高中對ap課程重知識、重測試的取向提出質疑，認為這束縛了教師與學生的創造性，不利於培養科技人才。
大學課程是理科高中課程的重要組成。依靠學校與大學之間的緊密聯係，理科高中的學生能夠提前修習大學課程。例如，馬塞諸塞州理科高中的高年級學生可以在伍斯特理工學院（worcester polytechnic institute）注冊，全時參加一年的學習。課程難度通常在大學一、二年級的水平；德克薩斯州理科高中開設的課程全部都是大學課程。
2 自行開發的高級課程
理科高中參照大學課程標準自行開發課程，課程難度基本達到大學水平。以印第安納州理科和人文高中的雙學分課程（dual enrollment）為例。該校開設雙學分課程已有10年的曆史。課程難度相當於波爾州立大學（ball state university）的某些課程。實施過程中，波爾州立大學各院係對印第安納州理科和人文高中開設的雙學分課程的大綱進行審核，以確定此類課程達到波爾州立大學對應課程的水平。此外，許多理科高中的科研類課程要求學生獨立完成一項研究，並以專業科研人員的標準來評估學生。
綜上，理科高中力圖采用高級學習內容來提高學業標準，以適應學生的發展水平，實現加速培養。
（二） 充實製
由加速製向充實製轉變是資優教育培養方式的重大變化。與加速製關注學習進度相比，充實製關注學習廣度。理科高中的充實製培養主要體現在豐富的學習內容和多樣的學習形式兩方麵。
1 豐富的學習內容
理科高中的課程設置極為豐富。學生能夠接觸常規課堂之外的知識和學習項目。各門課程涵蓋了學科多個分支的內容。在理科方麵，學校在高中畢業要求之外，極大擴充了理科課程。根據對16所理科高中的調查，這些學校平均開設21.11門數學學科課程（各學校10～50門不等）和34門自然科學學科課程（各學校19～60門不等）。其中，13所學校規定的數學學科必修課程的數量平均為3.12門（各學校1～6門不等）；7所學校規定的自然科學學科必修課程的數量平均為5.36門（各學校3～10門不等）（pfeiffer, et al. 2010, p.28）。
此外，理科高中還為學有餘力的學生提供拓展性學習的機會。在路易斯安那州理科和藝術高中（louisiana school for math， science and the arts），學生可自願申請graduation with distinction項目。該項目要求參與者開展某一領域的專業研究，修習大量高級課程，並獨立完成一項研究，進行答辯和成果展示。