其時第二次鸦片战争刚刚结束，奕訢在时任英国驻华公使馆参赞威妥玛的帮助下，请圣公会英籍传教士包尔腾担任首任总教习。该校隶属于总理各国事务衙门。初设英文馆（相当于系），后增设法文、俄文、德文、日文、格致（當时对声光化电等自然科学的统称）、化学等馆，1866年時又增設天文及算學等課程。学制分五年、八年两种。八年制又分前馆、后馆。后馆学有成效者升入前馆。学员兼学天文、算学、格物、化学、医学、机器制造、西洋史地和万国公法等科。