校址在北京厂甸。前身是清光绪二十八年（1902）京师大学堂附设的师范馆。光绪三十年，京师大学堂成立优级师范科，光绪三十四年改为京师优级师范学堂。1912年5月，中华民国教育部令改为北京高等师范学校，为民国初期全国分区设置的6所国立高等师范学校之一。校长陈宝泉。以养成师范学校、女子师范学校、中学校、女子中学校教员为宗旨。根据教育部相关规程，学校初办时设预科（1919年取消）和本科，其中本科分为国文、英语、历史地理、数学物理、物理化学、博物6部。3年制（后改为4年制）。按教育部令，学生由全国各省选送，在短短数年内招生规模迅速扩大。1921年，本科始招女生，男女同班上课，是中国高等学校中最早招收女生的学校之一。并设有附属中学（由五城中学堂改设）和附属小学。

1915年，为输入德国教育思想，增设教育专攻科，聘请德国教员，学习科目以德语和教育为主，4年毕业。同年，开设国文专修科和手工图画专修科，3年毕业。1916年，为促进学校美育和职业教育的开展，开设音乐训练班和职工科。1917年，开办体育专修科，教习各种体操，加习中国武术和各项运动，培养具有全面能力的体育教员，2年毕业。1920年春，开办教育研究科，招收高等师范学校和专门学校毕业生及大学3年级学生，2年毕业，授以教育学士学位，是第一个授予教育学士学位的单位。同年，由心理学家张耀翔创办了中国第一个心理实验室。1921年5月，增设数学、化学两研究科，2年毕业，授以理科学士学位。1923年，续办国文、英语、史地等研究科。为中国最早招收研究生的高等学校之一。

学校以“诚、勤、勇、爱”为校训，重视对学生的严格训练，注重学生实际能力的培养，五四新文化运动时期，本着“自动精神”，组织各种学会、研究会等学生社团，出版刊物（如《平民教育》），鼓励学生参加各种社会实践活动。1922年，向教育部提出全国高等师范学校改为师范大学案，并着手筹备改组。1923年7月，成立国立北京师范大学。受西方高等师范学校体制改革的影响，在20世纪20年代前半期的高等师范学校改成师范大学的潮流中，全国原有“六大高师”（北京高等师范学校、广东高等师范学校、武昌高等师范学校、南京高等师范学校、成都高等师范学校、沈阳高等师范学校）先后“改大”，或并入或转制为综合性大学，而唯有北京高等师范学校改制成北京师范大学，始终保持师范教育的办学体制。