留美學運隨著庚款退還和清華學堂的建立得以重振，並達到一個前所未有的高潮。當20世紀初中國青年紛紛湧向日本的時候，其熱烈景象刺激了美國。一些美國來華的傳教士、外交官及國內的少數“中國通”覺察到進入新世紀的中國將發生劇變，在相當長的曆史時期內，從知識上與精神上支配中國領袖將是控製中國的最佳方式。1906年伊利諾依大學校長詹姆斯給羅斯福總統寫了一份備忘錄，建議退還美國所得庚子賠款，在中國興辦學校，以吸引更多的中國青年去美國留學。從19世紀70年代起，美國在中國辦了許多教會學校，但美國方麵意識到，開辦教會學校的方式並非是完美無缺的，而通過“退款辦學”，取得中國“官辦”、“自辦”的形式，則更為有利。1908年5月，美國國會正式通過廠“退還美國應得賠償之餘款”給中國的議案，並要求將退款用於留學事務。同年，清政府同意美方要求，並提出遣送留學生的辦法。1909年6月清政府設立遊美學務處，管理留美事務：是年，經過招考，遊美學務處派遣47人直接抵美，1910年錄取70餘人赴美，1911年又考選了第三批63人赴美，這些留美學生中包括梅貽琦、胡適、趙元任、竺可楨、薑立夫等。遊美學務處除直接派遣學生留美外，同時還設立遊美肄業館。1911年2月，肄業館改名為清華學堂，遊美學務處同期遷入該學堂，這就是清華大學的前身。1912年清華學校遣送高等科畢業生侯德榜等16人赴美留學。以後，該校每年高等科畢業生都全部遣美。自1911年清華學堂開辦，到1929年留美預備部結束，共計派遣留美生1279人。
盡管1911年辛亥革命爆發，但因庚款興學而引發的留美高潮並沒有因此中斷。據統計，1912年留美人數為650人，1913年為594人，1915年留美學生總數達1461人。到了1917年，留美學生總數超過1500人。進入20年代，中國學生留美在美國對外教育關係中地位日益上升。根據1925年統計，該年度在美國的各國留學生總計7510人，其中中國留學生多達2500人，遙居97個國家之首。
與留美運動同時發生並且也產生了重大影響的另一種交流形式便是教會大學的創辦。從”
世紀起，美國把一批教會學校升格為高等院校，並著手開辦新的教會大學。在近代中國，在各國傳教士事業中影響最大的無疑要屬美國新教傳教士的教會活動及教育活動。美國在華創辦的教會大學同樣具有優勢。據1917年統計，1916年度美國及其他國家教會在中國設立的高等學校及學生數如下表1—1：
表1—11916年度美國教會高校學生情況
經營者高等學校（所）大學（所）學生數
美國人113776
英美合辦541949
其他2323947
合計3999672
另據統計，22所曆時較長、影響較大的教會大學中，有16所為美國人單獨或參與創辦。可見，在教會學校中，美國的影響是最大的。由於美國教會勢力的迅速發展，教會學校幾乎大多操縱在美國人手中，美國的影響滲透到了教會學校各個方麵。許多教會學校都向美國有關學校或州立案，獲得州特許狀或學位授予權。如聖約翰大學1906年成立時得到美國方麵同意，依照哥倫比亞大學規定特許為大學，有與美國大學同等的學位授予權。教會學校招收、派遣學生留學美國，且規模較大。如，聖約翰大學解放前派出的留美學生數僅決於清華大學，居第二位，燕京大學、嶺南大學和金陵大學也派出眾多的留學生。在解放前派出留美生最多的20所高校所派出的全部9085名留美學生中，教會大學出身者達3055人，占33．6％。
這一時期，聘請美國學者來華講學的工作也開展起來。孟祿曾應邀來華，宣傳其教育思想：1920年，葛利普（A·W·Grabau）應北大校長蔡元培的邀請，到北大地質係任教。
此後，他一直在華，直至逝世。26年中他為中國地質事業培養了許多傑出人才。當然，影響最大的要屬杜威（johnDewey）。時任哥倫比亞大學教授的杜威應北大和中國教育聯合會的邀請，於1919年5月來華講學。他前後在中國待了兩年，努力宣傳實用主義思想。杜威在華期間正趕上中國新教育運動，而這一運動的主要倡導者正是他的學生胡適、蔣盂麟、陶行知等。哈佛大學東亞研究中心巴西·凱南從杜威與中國新教育運動的倡導者的關係入手，分析民國初年中美文化教育交流及政治影響，他得出結論，在這一時期的中美文化教育關係中，以杜威的影響最大。