推崇爱国教育
陈垣是一个坚定的爱国者，具有强烈的民族责任感，无论是任辅仁大学校长还是任北京师范大学校长，对学生进行爱国主义教育是他反复强调和一贯坚持的。
1938年，日军占领徐州后，命令全部机关、学校一律挂旗庆祝，辅仁大学和辅仁附中拒绝挂旗，为此附中被强令停课3天。日伪派人“质问”陈垣，并说：“你不依命令，难道不怕死吗？”陈垣毫不畏惧，引用《孟子》关于“舍生取义”的一段话作为自己的回答。
抗战期间，陈垣利用一切可以利用的机会对学生进行爱国主义教育。他对日本推行的淡化民族意识的奴化教育保持高度警惕，他说：“是知习俗易人，久而忘本，甚矣，边疆之不可长沦于敌也”，因此，他反复强调民族意识，指出：“当国家承平及统一时，此种意识不显也，当国土被侵陵，或分裂时，则此种意识特著。”在当时的条件下，他通过讲课和著述，砥砺气节，激扬士气，表彰不仕异族的遗民逸士，对为国捐躯的英烈再三致意，对卑躬屈膝腼颜事敌者无情痛斥，成为沦陷区的一面爱国旗帜。
1942年，陈垣在辅仁大学返校节运动会上发表演讲，引用了《礼记》中关于孔子举行射箭比赛的故事。他说：孔子开运动会，对参赛者是有要求的，“贲军之将（败军之将），亡国之大夫（丢失国土的官员），与为人之后者（做他人后代的人））”不能参加运动会。当时在场的除广大师生外，还有部分日伪官员，人人都知道陈垣讲话的弦外之音，爱国者深受鼓舞，而那些卑躬屈膝为虎作伥者受到鞭挞。
作为陈垣教育思想和教育实践的重要组成部分，陈垣把爱国教育看成至高无上。对一个人来说，即使有很多缺点，“苟不戕贼祖国，君子所不弃也”。因此，在1950年，政府就辅仁大学的教育主权与教会有激烈交锋，陈垣毫不犹豫地站在政府一边，坚决支持政府收回教育主权。1952年陈垣执掌北京师范大学后，也没有放松对学生进行爱国主义教育，先后发表了《为着祖国的未来，我们必须加强学习》、《为培养祖国新生一代贡献自己的力量》、《教育工作六十年》等许多文章，在广大青年学生中产生很大影响。
重视国文教育
在人文素质教育上，陈垣始终坚持把“发展中国固有文化”作为办学的核心，重视国文教育。针对当时社会上存在着过分重视外语和自然科学而轻视国文的风气，陈垣认为提高大学生的国文水平是一件刻不容缓的大事，因而把“国文”规定为所有专业一年级学生共同必修课。他以校长身份直接抓该课教学，包括从教材的编选、教师的遴选到结业考试，并亲自带班教学，以引起全校师生的重视。为达到“使学生既掌握必要的语文知识，又要培养较高水平的写作能力”的目的，所选课文以文言文为主，要求学生对每篇课文背诵如流，每两周写出一篇作文。教师对作文进行批改、评比，优秀作文在墙报专栏里张贴，供全校同学观摩，较好地实践了“以文会友，以友辅仁”的办学宗旨。
强化实践能力
陈垣时常莅临教学第一线，担任本科和研究生的多门基础课和选修课的教学，并始终一丝不苟。在教学方法上，在陈垣的带动和主持下，辅仁教师把知识传授和科研能力培养相结合，并以后者为主（辅仁同学称之“度人金针”的教学法），有目的、有意识地让学生在亲身实践中学习（即“教学做合一”的方法）。教历史专业课时，陈垣注意让同学们自己动手找资料、翻目录、查书、写作等，为了经常锻炼同学们的学术写作能力，特开设他自创的“史源学实习”课，每两周习作一次。习作内容就是他指定古书上某一篇章，让同学们找其史料来源，分析文章内容，指出其优缺点并写成文章。写此等文章必须大量掌握古籍情况，多方查寻资料，并需能独立思考、写作。每次习作，他必定自己也写一篇，同学们的文章经批改后，选出若干篇，连同他自己的文章一起贴在课堂外走廊上，以相互观摩，取长补短。经过一年的学习，同学进步很快。
在本科生中，试行导师制，对学生的课外学习与研究活动提供指导，推行“特别研究工作”，各院系根据教授学术研究领域和本科学生的实际能力，公布一些研究课题目录，由学生自愿选择其中的问题，在教授指导下进行研究。辅仁大学大量开展研究性、学术性教学活动，并且对学生要求非常严格，因而取得了很好的效果。辅仁大学办学规模不大，时间也不长，但精英辈出，这与陈垣等人实行教学与科研并重的办学思想是密不可分的。
严谨治学
在学术上，他要求教师从事专精科学研究。提倡做精深的研究专家，反对从事“空泛而弘廓”的学科研究和教学，并以专深研究为学术标准聘请教师。他率先垂范，在中国宗教史、元史、历史文献学等方面撰写了一部部“动世界而垂久远”的学术论著，成为享誉世界的国学家、史学大师。他认为治学必须谦虚审慎。一方面，每次写出文章后，并不急于发表，而是进行多次修改加工。并总要把文章主动拿给老师辈、朋友辈、学生辈等3种人看，请他们提意见。另一方面，他常常教育学生对待别人出现的学术错误要宽容，“前人文章中偶有疏漏差错，写文章指出以使读者注意则可，万不可自鸣得意，或得理不让人。”抗日战争期间，他以一个校长、教师和学者的特有方式，把抗日的战场延伸到了著作、课堂、学校，树立了一个“傲骨撑天地，奇文泣鬼神”的志士形象和高尚人格。
平民教育
说起平民中学的创办者，想必教育界的人都不会对陈垣陌生，他做了将近20年的北京师范大学校长的著名学者，一生从教70年，先后当过幼儿园、小学、中学、大学老师，还曾经担任过北京大学、辅仁大学、北京师范大学、燕京大学等高校教授，从基教到高教，可谓是无一不精。从某种意义来说，平民中学就是其教育思想的体现。
“为有志于学而无力于学的平民青年设置学校”，自1921年甫一创立，陈垣“平民教育”的立场便一目了然。1920年，中国的华北地区大旱，农民大量逃进北京，流落街头，很多人无家可归，缺衣少食。看到这种惨状，陈垣便与友人前高师校长陈筱庄创办平民中学，除招收小学毕业生外，大部分都是灾区青年。不仅如此，学校还免学杂费，清寒学生有补助。可以说，平民中学的创办年代是中国平民教育发展迅猛的时期。在当时，受其影响，很多教育者都在倡导平民教育，平民教育的成就甚至已经远远超过义务教育。如吴敬恒提倡的“通俗教育运动”；雷沛鸿积极宣传“教育为公”；黄炎培鼓吹“劳工神圣”，广办“职业教育”；晏阳初到定县472个村庄实验“除文盲、做新民”；陶行知更是平民教育的大力实践者和推广者，创办了半日制平民学校、平民女子学校、平民读书处、平民问字处等。
此外，那时老师上课，一般都无教学计划，但陈垣讲课历来就有较细致的计划，每学期这门课有多少课时，每堂课主要解决什么问题，事先都作好安排。他备课认真，讲课深入浅出，板书刚劲飘逸。每课只把重点写在黑板上，从不大段抄写资料，如有同学应当了解或应参考的资料，当堂指出，然后要学生自己动手到图书馆去查去抄。