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唐高祖李渊即皇帝位后，于武德元年（618年）五月诏令设置国子、太学、四门生，合300余员，郡县学亦各置生员。武德七年（624年），唐高祖诏令州、县、乡皆设置学校，有明一经以上者，咸以名闻。高祖亲自到国子学，释奠先圣、先师，诏令王公子弟各就学校。
唐太宗即位后，对学校教育更加重视，学校教育制度日趋完备，中央、州、县三级学校均已具备相当的规模。中央的学校是国子监，亦称国学。唐高祖武德年间，国学已增筑学舍400余间。唐太宗即位后亦多次到国学视察，令国子祭酒、司业、博士讲论，赐以束帛，“四方儒生负书而至者，盖以千数”
。贞观六年（632年），国子监作为全国最高学府，下属的学校除隋时已设置的国子学、太学、四门学、书学、算学之外，又增设律学。上述六种学校的学生人数分别达到了300、500、1300、50、30、30人不等。前三种学校分别接纳三品、五品、七品以上官员的子弟入学，后三种学校则录取八品以下的官吏及一般地主家庭的子弟。据《通典》卷五十三记载：
贞观五年，太宗数幸国学，遂增筑学舍千二百间。国学、太学、四门亦增生员，其书、算各置博士，凡三千二百六十员。其屯营飞骑亦给博士，授以经业。无何高句丽、百济、新罗、高昌、吐蕃诸国酋长，亦遣子弟请入国学之内八千余人，国学之盛，近古未有。
当时在国学之内，来自四方的儒者数以千计，连同四周各国派来的留学生，“于是国学之内，鼓箧升讲筵者，几至万人，儒学之兴，古昔未有也”。
国学的组织机构是，国子监作为国家的教育行政领导机构，置祭酒一员，总管国家的教育事业，同司业二员一道，是国学最高的正副学官，掌管邦国儒学训导之政令。国学的六种学校中，还设有博士、助教多人，负责日常的教学工作。例如：经学大师孔颖达于贞观六年（632年）被召为国子司业，贞观十二年（638年）拜为国子祭酒，于国子监任职长达十余年。其他如国子博士马嘉运、太学博士王恭、国子助教司马才章等，都是著名的经学家，并在孔颖达的主持下参加过《五经正义》的撰写工作。
如果说国学的教师都是当时的经师的话，那么国学中的主要课程则是经书。除了《论语》《孝经》等必修课程外，还有大经（《礼记》和《左传》）、中经（《毛诗》《周礼》和《仪礼》）、小经（《周易》《尚书》《公羊传》《谷梁传》），统称为“九经”。
州、县所设立的官办学校分为三等，上郡学生60员，中下郡各50员；上县学生40员，中县30员，下县20员。在州县学校中成绩优良者，可由地方官保送参加常举考试，考试合格后送中央参加常举考试，合格者可获得做官的候补资格。贞观六年（632年），唐太宗还诏令“诸州置医学”，设医药博士一人，负责教授学生，对各地医学教育事业的发展起到了一定的积极作用。
在中央，除了国学六种（国子学、太学、四门学、书学、算学、律学）的中央官学系统外，贞观元年（627年）所设置的弘文馆，贞观十三年（639年）在东宫所设置的崇贤馆，也都教授生徒，从而形成了以“六学二馆”为代表的官学体系。此外，在屯营、飞骑等军事建制中，也设置了博士教育学生。当时，高昌、吐蕃、高句丽、百济、新罗，以及日本也派遣子弟前来长安求学，盛况空前。
国子监作为总管国家教育事业的最高行政机构，它在隋唐时期的出现，标志着中国历史上中央政府中首次设立了专门的教育行政部门，体现了国家对教育事业的重视和教育事业所处的地位，是中国教育史上的一件大事。
同唐初兴办各级学校以及教育制度、课程设置相联系的，是唐太宗对科举制度的重视。唐初重视科举的直接目的，在于为国家的各级政权机关选拔合乎规格的人才，特别是选择那些经过一段时间的实践，能够在国家政权机关中担任重要职务的英才。
唐初的选官，除令州县推荐外，科举亦是重要途径之一。隋王朝建立后，废除九品中正选官制度，创立科举选官制度。唐太宗继承并发展了隋朝科举制度，使科举制度日趋健全，终于使科举和恩荫、杂色入流并列为选拔官吏的三种主要途径之一，从而扩大了庶族地主参政的机会，这是唐太宗对用人制度进行改革的重要内容之一。
贞观年间科举考试的常试科目有秀才、进士、明经、明法、明书、明算等六科。其中，秀才科为最高科等，应试者需要熟悉经史，精通治国方略，因而敢于应试秀才科的士子不多。明法、明书、明算三科考试专门学问，及第后从事专门工作，很少有机会进入政界，担任高级官吏，而且录取人数较少，应考的士子也很少。因此，士子大多报考明经和进士两科，特别是进士科尤为热门，因为一旦录取，便取得了候补官员的资格。
明经科考试主要考九部儒家经典（《礼记》《左传》为“大经”，《毛诗》《周礼》《仪礼》为“中经”，《周易》《尚书》《公羊传》《谷梁传》为“小经”）中的两部。唐初，明经按照经书的章疏试策。进士科在唐初考试时务策五道，当时衡量策文的标准，主要是看文章的词华。明法科考试律、令各一部。所试律令，每部十帖，策试十条。明书科考试《说文》《字林》，帖式、口试并通，要求通训诂，兼会杂体。明算科考试《九章算术》《海岛算经》《周髀算经》等十部算经，要求明数造术，辨明术理。
唐初应试的士子有生徒和乡贡。生徒是指国子监所统的国子学、太学、四门学、律学、书学和算学的学生，还有在弘文馆、崇文馆学习的皇亲、贵族子弟等。他们学习两部儒家经典，期满考试合格后由馆监举送到尚书省参加各科考试。乡贡是指不在馆内学习的举子，经县、州逐级考试合格，由州府举送到尚书省参加常科考试。
考试的主持单位是吏部考功司，主持人是吏部考功员外郎。报名考试日期由每年十一月到次年春三月。为方便考生，除京城长安外，又在东都洛阳设考场，以方便关东举子参加科举，称为“东选”。考试纪律颇严，为防止举子挟带经籍书策入场，进入试场时要进行搜身。考试时间是从清晨日出时起，一直延续到夜间，因而入场时可携带水、炭、餐器，以及蜡烛等。考试成绩在尚书省唱第公布，合格者即被录取，称为及第。同时，又张榜公布，第一名（即状元）名列前茅，称为榜头。及第的进士要参谒宰相，然后还要举行各种聚会。
明经、进士两科考试及第后，只是获得了做官的资格。要获得官职，还要到吏部参加复试，复试内容亦为经史之类。为此，贞观八年（634年）颁发了“进士试读一部经史”的诏令。复试通过后，即获得了到吏部参选的资格。
进士科考试录取者百分之一二，明经科考试录取者十分之一二。在唐初的40年间，科举录取人数只有290人。由于录取人数甚少，因而老年中榜、终生未中、老死科场者大有人在，故有“三十老明经，五十少进士”
的谚语。同书还引唐代诗人赵嘏诗句：“太宗皇帝真长策，赚得英雄尽白头。”
贞观年间录取的进士人数虽然不多，但同九品中正制度相比，科举制度有利于从庶族地主乃至于平民百姓中选拔人才、补充官员，对于巩固中央集权的封建专制制度是有积极作用的。唐太宗健全科举制度，为庶族地主参与国家政权开辟了宽阔的道路。当时，唐太宗在金殿端门俯视新科进士鱼贯而出的盛况，得意地说道：“天下英雄，入吾彀中矣。”
太宗对及第进士很是关心。贞观二十二年（648年），考功员外郎王师旦主持进士复试，进士张昌龄、王公谨在考试中“文策全下”，因而落第不报。张、王两人由于“并有俊才，声震京邑”，太宗亦有耳闻。金榜公布后，唐太宗见榜上无昌龄、公谨的名字，感到很奇怪，急忙问王师旦是何缘故。王师旦向太宗答对说：“此辈诚有文章，然其体性轻薄，文章浮艳，必不成令器。臣若擢之，恐后生相效，有变陛下风雅。”
在科举制度之下，一大批庶族地主出身的人，如贫士出身的李义府经科举入仕朝廷，最终官至宰相。