留美学运随着庚款退还和清华学堂的建立得以重振，并达到一个前所未有的高潮。当20世纪初中国青年纷纷涌向日本的时候，其热烈景象刺激了美国。一些美国来华的传教士、外交官及国内的少数“中国通”觉察到进入新世纪的中国将发生剧变，在相当长的历史时期内，从知识上与精神上支配中国领袖将是控制中国的最佳方式。1906年伊利诺依大学校长詹姆斯给罗斯福总统写了一份备忘录，建议退还美国所得庚子赔款，在中国兴办学校，以吸引更多的中国青年去美国留学。从19世纪70年代起，美国在中国办了许多教会学校，但美国方面意识到，开办教会学校的方式并非是完美无缺的，而通过“退款办学”，取得中国“官办”、“自办”的形式，则更为有利。1908年5月，美国国会正式通过厂“退还美国应得赔偿之余款”给中国的议案，并要求将退款用于留学事务。同年，清政府同意美方要求，并提出遣送留学生的办法。1909年6月清政府设立游美学务处，管理留美事务：是年，经过招考，游美学务处派遣47人直接抵美，1910年录取70余人赴美，1911年又考选了第三批63人赴美，这些留美学生中包括梅贻琦、胡适、赵元任、竺可桢、姜立夫等。游美学务处除直接派遣学生留美外，同时还设立游美肄业馆。1911年2月，肄业馆改名为清华学堂，游美学务处同期迁入该学堂，这就是清华大学的前身。1912年清华学校遣送高等科毕业生侯德榜等16人赴美留学。以后，该校每年高等科毕业生都全部遣美。自1911年清华学堂开办，到1929年留美预备部结束，共计派遣留美生1279人。
尽管1911年辛亥革命爆发，但因庚款兴学而引发的留美高潮并没有因此中断。据统计，1912年留美人数为650人，1913年为594人，1915年留美学生总数达1461人。到了1917年，留美学生总数超过1500人。进入20年代，中国学生留美在美国对外教育关系中地位日益上升。根据1925年统计，该年度在美国的各国留学生总计7510人，其中中国留学生多达2500人，遥居97个国家之首。
与留美运动同时发生并且也产生了重大影响的另一种交流形式便是教会大学的创办。从”
世纪起，美国把一批教会学校升格为高等院校，并着手开办新的教会大学。在近代中国，在各国传教士事业中影响最大的无疑要属美国新教传教士的教会活动及教育活动。美国在华创办的教会大学同样具有优势。据1917年统计，1916年度美国及其他国家教会在中国设立的高等学校及学生数如下表1—1：
表1—11916年度美国教会高校学生情况
经营者高等学校（所）大学（所）学生数
美国人113776
英美合办541949
其他2323947
合计3999672
另据统计，22所历时较长、影响较大的教会大学中，有16所为美国人单独或参与创办。可见，在教会学校中，美国的影响是最大的。由于美国教会势力的迅速发展，教会学校几乎大多操纵在美国人手中，美国的影响渗透到了教会学校各个方面。许多教会学校都向美国有关学校或州立案，获得州特许状或学位授予权。如圣约翰大学1906年成立时得到美国方面同意，依照哥伦比亚大学规定特许为大学，有与美国大学同等的学位授予权。教会学校招收、派遣学生留学美国，且规模较大。如，圣约翰大学解放前派出的留美学生数仅决于清华大学，居第二位，燕京大学、岭南大学和金陵大学也派出众多的留学生。在解放前派出留美生最多的20所高校所派出的全部9085名留美学生中，教会大学出身者达3055人，占33．6％。
这一时期，聘请美国学者来华讲学的工作也开展起来。孟禄曾应邀来华，宣传其教育思想：1920年，葛利普（A·W·Grabau）应北大校长蔡元培的邀请，到北大地质系任教。
此后，他一直在华，直至逝世。26年中他为中国地质事业培养了许多杰出人才。当然，影响最大的要属杜威（johnDewey）。时任哥伦比亚大学教授的杜威应北大和中国教育联合会的邀请，于1919年5月来华讲学。他前后在中国待了两年，努力宣传实用主义思想。杜威在华期间正赶上中国新教育运动，而这一运动的主要倡导者正是他的学生胡适、蒋盂麟、陶行知等。哈佛大学东亚研究中心巴西·凯南从杜威与中国新教育运动的倡导者的关系入手，分析民国初年中美文化教育交流及政治影响，他得出结论，在这一时期的中美文化教育关系中，以杜威的影响最大。
中美教育交流对中国教育、科技、学术、文化、政治、经济都产生了重大影响。如首批留美幼童出身的詹天佑后来担任京张铁路总工程师，独立主持该路的设计和施工。留美学生还活跃于政治、军事、外交界。留美学生成为中国近现代教育和近现代科技的主要开路人，其中庚款留美学生更是突出：在1957年中国评选出的191名学部委员中，留美者101人，占58％，其中包括一批早期的留美人员。留美学生对中国最大的贡献也许要数他们对完成中国教育近代化的功绩。20年代前后的新教育运动中，留美学生始终起着主导作用。杜威来华更是促成千这一转变。教会大学对中国产生了越来越大的影响，它为中国培养了一批高级人才；组织翻译、编写教科书；教会大学在专业教育领域，如医学、农学、法学、社会学、新闻学及语言教育等方面有着深远的影响，中国近现代医学、社会学、新闻学就是从教会学校开始的；教会大学在推动中国女子高等教育发展方面也起了较大作用。
但是应当指出，美国在与中国教育交流的背后存在自己的利益和政治用心。1906年詹姆斯给罗斯福总统的“备忘录”中写道：“中国正面临一次革命……哪一个国家能够做到教育这一代中国人，哪一个国家就能由于这方面付出的努力，而在精神和商业影响上取回最大的收获。”他的结论是“商业追随精神上的支配，比追随军旗更为可靠”。这无疑是美国退款兴学和举办清华学堂动机的最好的注脚。清华学校成立后，有关学校的经费、行政等重要事项，都直接或间接受制于美国公使馆，教学和管理上则照搬美国模式。退款办学是美国对华政策的一个重要组成部分，意在同英、日等国争夺对中国留学生教育控制权，以达到商业上的利益和政治上的控制。创办教会大学的用意更是明显。1890年在上海举行“第二次在华传教士大会”，决定重新确定基督教教育方向，提高教育层次。狄考文、卜肪济等纷纷谈到要培养中国未来的领袖和指挥者，给未来中国以最强有力的影响，“准备好自己的人，使他们……取得旧中国士大夫所占有的统治”。1949年毛泽东指出，教会教育之类文化合作是美国在“友谊”幌子下对中国的文化教育侵略行为。”在我国，教育史学界多年来一直坚持这种观点。西方学者虽然比较肯定传教士在华教育活动对当时的中国教育是一种改变或推动，但其中大多数人客观地认识到教会大学的起因、过程及目的始终是与传教活动联系在一起的。
综观这一阶段的中美教育交流，美国自始至终占据主导地位。美国与中国的交流客观上为中国培养了一批人才，推动了中国科技、文化、社会的发展，也促进了中国教育近代化的进程。但这些是结果而非目的，美国的行动是从属其商业利益和政治利益的，开办教会学校和利用退款办学都反映了美国利用其政治优势和经济优势控制高等教育交流行为，所以交流是不平等的。总的来说，美国与中国的交流既具有“殖民”色彩，又具有客观上的“解放”作用。在某些特定的历史场合，移植进来的美国教育模式被视为对中国进行奴役的象征，同时又促使中国从传统的束缚中解放出来。对中国而盲，交流是被动的，如留美幼童的派遣是在国家局势危难之际产生的，开办教会学校依据的也是不平等条约中西方国家的特权。中方尚不能自觉地意识到美方交流的动机和影响，不能掌握好交流的过程和方式，难以控制交流的影响，因而这一时期中方在整体上处于一种缺乏自觉意识的状态。
20世纪20年代至抗战以前，中美两国之间教育交流与合作继续发展，在中美文化关系中占主导地位。1925年，中国留美学生多达2500人，占派出留学生总数的1／3左右。1925—1928年间，中国留美学生基本上保持在2500人上下。从1929年开始，由于多种原因，留美人数有所下降，此后几年连续下滑，至1933年以后才略有回升。留美学生所学专业在30年代也有所变化。理工科学生数一直处于劣势的局面逐步改变，学习理工科的人数逐渐增多。
抗战以前，美国所办教会大学获得了进一步的发展。在20年代，学生人数继续扩大，1920年至1925年五年间教会大学人数翻了一番；到1925年，教会大学的学生数接近3500名。20年代以前，美国所办教会学校大多照搬美国模式，如洛克菲勒财团所办的协和医学院被称为“一个美国的移植”。进入20年代，由于中国国内的压力，教会学校不得不做出反应，在适应中国民族文化传统和国情方面进行了调整。教会学校适应中国国情的中国化与世俗化方向的转变，是与“非基督教运动”和“收回教育权运动”紧密联系的。
20年代初，教会学校传教办学宗旨和美国式教育移植受到了来自中国方面的批判和冲击。
由于五四运动的影响，国内反对教会教育的运动从1924年起发展为轰动一时的收回教育权运动。这一运动是由1923年3月美国人组织的“世界基督教学生同盟”要在清华学校召开第十一次大会的事件引起的。它直接导致了各地的“非基督教同盟运动”，运动得到了有关政党和进步人士的声援和支持，并逐步发展为收回教育权运动。1925年的五卅运动唤醒了中国人民的爱国热情，加速了收回教育权的进展。上海圣约翰大学学生全体退学，以抗议美籍校长毁辱中国国旗的行径，并另组光华大学，同年11月，北京临时政府教育部公布法令，规定凡外国人捐资设立各级学校，得依照教育部规定，向教育行政官厅请求认可；并对其校长身份、董事会组成、办学宗旨、课程设置等作厂一些规定。收回教育权运动随着北伐战争的胜利进军而日益高涨，1927年1月美国所办的岭南大学率先由中国人收回办理，一些教会学校相继收回自办，或者改组校董会，选任中国人当校长。在这种背景下，教会学校只好纷纷让步，逐渐注重中文，并许诺“将学校逐渐交还中国人管理”。1927年国民党政府成立后，教会学校开始逐渐向政府注册，然而，这是一个艰难而漫长的过程。因为南京政府教育机关和．注册条件常处于变动之中，同时美国一些教会仍不愿接受这些规定。收回教育权运动在南京政府成立后受到压制，迅速衰退下去，因而教会学校教育权的收回是不彻底的。但是，即便如此，从名义上讲，学校不能再把宗教宣传当作办学的目的之一，教育成了学校的主要目的。卢兹认为，在中国教会学校的历史上，20世纪20年代结束了一个时代，教会学校不再是外国人管理的宣传外国教义的学校了。30年代初期，教会学校不得不重新确定目标，即如何适应中国国情，从以往的重文科倾向转变到注重专业教育和职业教育，重视社会服务和为农村发展作贡献等。燕京大学在同社会结合方面被认为是最成功的，在校长司徒雷登“国际化”
原则的倡导下，课程内容注重中西文化的融合，重视研究中国现实问题，在教育管理和教学上实行各国联合等。用司徒雷登自己的话说“我要使燕京大学在气氛和影响上彻底地基督化，而同时又要甚至不使人们看出它是传教运动的一部分”。由此可见，教会学校的办学宗旨并没有本质的变化。
教育权是一个国家主权的重要组成部分。任何一个主权国家都不允许外国人在境内办理与本国教育宗旨相背的学校，这是世界通例。美国在中国所办的教会学校意图是明显的，主要是服从政治上的目的，而不是如他们自己所鼓吹的“是使中华民族强大的源泉之一”。收回教育主权运动反映丁中国在中美高等教育交流乃至文化教育交流中自觉意识的增强，对美方的目的及交流中的风险有所意识。