范源濂所处的时代，正是清末民初社会大动荡大变革时期。社会的不安动荡在教育界引起的后果是人们不知教育的目的为何。范源濂力主与“文明世界之大势”相迎合，在规定新教育宗旨的基础上，进一步明确教育的目的即培养专门人才。1912年7月，范源濂接任教育总长后，继续研究制定教育基本政策和制度。同年9月，根据临时教育会议决定，公布了“注意道德教育，以实利教育、军国民教育辅之，更以完美的美感教育完成其道德”的新的教育宗旨。同时还公布了学制系统，称“壬子学制”。此后，又陆续颁布了与之配套的各级学校法令，为次年综合成“壬子、癸丑学制”奠定了基础。这些改革教育的措施受到当时守旧势力的围攻和责难。针对这些，范源濂写了阐述自己的教育主张的《说新教育之弊》一文。文中指出：“现行学制，于小学教育，规定以留意儿童身心之发育，培养国民道德之基础，讲授以生活所必震之知识技能为宗旨；于中学则规定以完足普通教育，造成健全国民为宗旨；于专门学校，则规定以教授高等学术，养成专门人才为宗旨；于大学则规定以教授高深学术，养成硕学闳材，应国家需要为宗旨。”他还以为，应以“进民德、开民智、增民力”和以“保存国粹与适应时势”这两点为教育之主要要义。什么是“时势”，即“世界之大势”呢？他说，那就是各国都要“示人以立国之实力”，要“示人以国家之强弱存亡，一视其能战之力之为大、为小、为有、为无耳”，“立国之实力者，质言之，即能战之实力也”。什么是中国的“国粹”呢？那就是我国历史“建国东亚，茫茫禹域，若政治、种族、习俗、语言诸大端皆已早归统一，而成不拔之基”；地理上“我疆土广大，气候温和，人口众多，物产丰富，享天惠之独优，兼众长而无缺！”但有“国粹”而不能适应“时势”，“我无能战之实力，人遂不以国视我耳！”因此，他认为必须通过普及教育提高立国之实力，才能适应世界之大势，才能保存我国历史上地理上的“国粹”，不受外国的“危辱”。在动荡社会中树立这一面旗帜，是范源濂主要的教育思想。
致力实用科学
范源濂认为，中国是个“数千年来固闭自安”的国度，所以振兴国家之要义在于“明世界大势，示科学之重要”，只有这样才能开阔闭塞的视听，才能谈上兴旺发达。关于科学与国力的关系，他认为“其国实业兴盛，始有雄富之财力”，“然实业之兴，又必有赖于科学”。所以，“科学之功用，无论直接间接，皆足以增进国力也”。这种观点在当时愚昧闭塞的旧中国尤为可贵。他不仅这样认为，而且这样亲身实践。在1921年辞去教育总长一职后，便转而从事生物学的研究，并于1922年赴美游历，考察美国乡村教育，试图从科学中寻求一条强国之路。
推崇尚武精神
面对当时国力衰微、累遭凌辱的现状，范源濂认为这一切都是因为国民懦弱所致，所以他说我国固然以爱好和平著称于世，然而“独惜光荣之和平，非不武之国民所得而爱之者”。他认为当务之急是“振起学者尚武之精神”，“养勇励志、磨砺以须”。他还极力反对当时世俗之说，要求国民“立其国而忘家，公而忘私之志气”。他认为无国即无家可言，爱国之要义应是“为国先自弃其家”，只有这样才能抛掉一切物质利益的缠绕而致力于保国，也只有这样才能有“至公无我之精神”而倾全力来保国。在范源濂看来，这是尚武精神的最高表现——“能蹈万险而不辞，经重创而犹奋。”
自强爱国
当时崇洋媚外之风甚盛，范源濂针对这一情况，提倡民族自信心，要求学生自尊自爱、自强不息，既要看到西方国家的长处，也要看到他们的短处，而不能一味地以己之短比他人之强。他认为中国有“享天惠之独优，兼众长而无缺”的优势，所以他要求“保存国粹”，这是教育之主要要义之一。但范源濂并非妄自尊大，盲目排外，而主张向西方有选择地学习。基于此才有他留日、考察英美之举，而且为当时的留学生工作作出了很大贡献。例如，他发起筹备“游美学务处”。1904年，特意从东京返回湖南，倡议并组织湖南女学生到日本学习师范。1909年组织“尚志学会”，编译文化科学知识的书籍。他不崇洋媚外也不盲目排外，主要在于他清醒地看到国力之不足的原因。他说：“非天之扼我，实人事有未尽耳，使养之而得其道，则吾国之实力断不当有逊于人者……”。因此，他更加致力于教育，认为教育乃国之要务，需及时努力以“发无限之国光”。他的这种爱国主义思想，在当时我国贫弱受辱的情况下，实为可贵。
1912年范源濂接任教育总长后公布了壬子学制，新学制比旧学制修业年限（从小学到大学）缩短了三四年。他还提倡广设学校，实行普及教育。他说：“合全国之力，因地制宜，筹设各级学校，使学者各得从其材力境遇之所至，而受整齐统一之教育。”这一主张适应当时普及教育的国际潮流，为中国教育的普及化、民主化起了一定的推动作用。他注重科学规律在教育中的运用，主张教育要适合儿童身心发展规律，反对那种凭经验扼杀儿童正常发展的做法。在教学内容的安排上，他主张普通教育要学得广博些，为职业教育和高等教育打好基础，他认为人具有多种发展潜能，普通教育要“助成其全体之健全发达”，这些思想在《说新教育之弊》中有所体现。他认为学生学习成绩的好坏跟教师水平有很大关系，所以他十分重视教师的选拔和培养。他说：“学生成绩之优劣，……与教授之良否以为衡”，教授失宜，必“误有为之青年，阻国家之进步”。因此，他大声疾呼：“为今日之教育计，首重师范之养成，以正本清源，急谋现状之改进。”他强调要“致全力以储备师资”，这一思想，在今天仍有十分重要的现实意义。
范源濂一直十分注重女子教育。1904年，范源濂从东京返回湖南，积极倡议并组织湖南女学生到日本学习。经一个多月奔波，共招得女生12人，并亲自领至日本，送入东京实践女校，首开我国女生留学之先河。1906年他又利用在京任教之便，联合一批志同道合者，创设新型殖边学堂，招收生员百余人，并亲自教授蒙藏语言及垦殖等课程，对开发边疆，加强内地与边疆少数民族的联系起了一定的积极作用。
范源濂的一生一直在为教育奔波，也一直在为国家奔波。他提出的“保存国粹”与“适应时势”的教育方针经历史实践证明是英明而正确的。他在有生之年，制定教育政策、修改学制、颁布教育法令，无愧为教育总长的职务，筹办学校、设立研究院、开设学术讲座无愧为教育家的称号。他写得不多，说得也不多，但他却为中国近代教育做了大量实事，体现了一位民主主义教育家的高风亮节。