孙家鼎面对洋人的蛮横无理，非但没有向其淫威臣服，反而义正严辞地予以驳斥道：“查中国开设大学堂，乃中国内政，与通商事体不同，岂能比较一律。德国、意国大臣，似不应干预。”孙家鼎理直气壮地维护了开办京师大学堂的独立自主的办学权，从而也就捍卫了我国的国家主权。孙家鼎的所为，乃堂堂正正的爱国行为。大学堂的中文总教习的人选，孙家鼎本想请康有为来担任的。李鸿章等人也曾竭力向孙推荐过康。因此，孙家鼎曾两次当面礼请过康。但康鉴于“时大学肄业，有部曹、翰林、道府州县等官，习气甚深，自度才德年位，恐不足以率之，度教无成，徒增谤议，故辞之，时孙家鼎尚未睹卓如（系指梁启超）章程也。”所以，康就一直没有答应过孙。但是，当孙家鼎后来看到了梁启超代拟的章程中关于大学堂的大权归总教习的规定之后，遂一反常态，不但不再欢迎康来当总教习，反而攻击他。而康听说后很气愤，遂发誓“不沾大学堂一差，以白其志。”
7月17日，孙家鼎奏请简派工部左侍郎许景澄为大学堂总教习。而许当时并不在京，就由孙本人暂时兼办。孙在第八条中，提出对学生不再供给膏火，而改设奖学金的建议。最后，孙要求应早日把校舍竣工。因为“房舍一日不交，即学堂一日不能开办。”关于大学堂校舍的建筑问题，光绪早在委派孙为大学堂管学大臣的第二天，即7月4日，就已下令庆亲王奕劻，礼部尚书许应迅速办理建设大学堂工程事务。光绪于7月20日，鉴于京师大学堂新校舍一时难以建成，遂同意奕劻与许应两人关于将地安门内马神庙地方空闲府第修好作为大学堂的临时校舍的建议。但是，时至8月9日，尚未修好。所以，孙很着急，遂催办此事。
1898年8月21日，孙家鼎鉴于“大学堂肄业必由中学小学以次而升”，奏请批准户部郎中王宗基等人自筹资款兴办会文学堂立案。孙于8月30日奏请派京师大学堂办事人员李盛铎、李家驹、寿富、杨士燮赴日本考察学务。因为“欧美各国，路途远，往返需时。日本相距最近，其学校又兼有欧美之长，派员考察，较为迅速。”目的与任务是将日本的“大学、中学、小学一切规制课程并考试之法逐条详查，汇为日记，缮写成书，由臣进呈御览，仍发交大学堂存储，以备考查。”
给事中庞鸿书就大学堂如何进行经学教学的问题，提出了两点主张。孙于9月9日在奏折中，明确表示不同意庞的意见。首先，他指出：“该给事中原奏所称经学一种，诸生往往皓首而不能穷。”并提出自己的主张：“现在学堂所拟功课，四书用集注本，五经遵用钦定义疏本，切要详明，易于卒业，不必以皓首穷经为虑。”其次，他又指出：“该给事中原奏又称，凡诸生已熟读四书五经者，方准收入学堂，庶几略有限制。经学只须温习，不须另立一门。”并提出自己的主张：“臣将来开办学堂收考章程，自当以熟读群经为上，专通数经及一经者次之。至溥通功课，臣已奏请删并理学归入经学，删去诸子文学归入各门，业已删繁就简，无可再减。”最后，孙再次强调了经学教育的重要性与必要性。“况经学所以正人心，明义理，中西学问皆以此为根柢。若不另立一门，何以为造端之地？”可见，孙所坚持的这种经学教育思想，比起庞则有过之而无不及，因而与维新派企图通过“中西兼习”、“汇通中西”，以培养出“切于时务”、“通经济变”的自强图存的人才的要求大相径庭，显得较传统，较保守。
此外，孙对于庞将大学堂中的兵学裁归武备学堂，农学、矿学皆当验诸事实，宜于各省会与厂矿设立专门学堂等的意见，则欣然表示接受，“该给事中所陈各节，应请毋庸置议。”他又强调天、地、算、矿、农、医等学，“凡此数端，均大学堂必应设之专门，无可议减。”他还强调了“各直省学堂皆归大学堂统辖”。孙上述的这些看法，都关系到大学堂开办的规模与结构的重要问题。同日，孙又以“保全生灵，关系至重”为由，奏请在“大学堂兼辖”之下，“另设医学堂，考求中西学医。”光绪于当日批准：“即著孙家鼐，详拟办法具奏。”
梁启超评道：“中国向来巫医皆贱，……其轻生民戕寿命亦大矣。泰西大学医为一科，今特许增之，实为维新之一政也。”9月14日，孙即将所拟办医学堂章程十四条上奏。他特别强调了中西医的结合，说：“臣考中西医学，各有专长。考验脏腑，抉去壅滞，中不如西；培养根元，辨别虚实，西不如中。”为此，他拟聘请中西医教习各二人；规定学生上午学中医，下午学西医；写出中西医结合一书；购备中西各种医书并应用器具。这大概是我国有关中西医结合的最早的信息与最初的尝试之一吧。
可见，孙早在一个世纪以前，对待中西医，就能超越偏见，而一视同仁，有意将二者结合并用，是颇有见地的，难能可贵的。孙对待中西医结合的基本精神与原则态度，虽然一个世纪过去了，但于今仍不失有一定的现实意义。
同一天，孙又上奏，表示赞同侍讲恽毓鼎在京师于大学堂外，单独设立武备大学堂的建议。孙于9月19日上奏，对裕庚关于日本仿照西法设立大学，共分法、医、工、文、理、农六科等有关事宜，表示“语者切实，洵阅历有得之言。臣必当次第施行。”
1899年1月30日，孙向慈禧上《奏大学堂开办情形折》，除简要地汇报了上述接收新校舍与招收新生的两项具体问题外，主要是称颂慈禧关于“大学堂为培植人才之地”的决断，为“具见圣鉴广远，乐育弥宏”。孙又就慈禧关于仿效泰西各国，择善举办兵、农、工、商诸务以致富强的指示，称颂道：“尤见睿虑周详，勤求治理，无远不周。”并详加论证道：“泰西各国兵、农、工、商，所以确有明效者，以兵、农、工、商皆出自学堂。”因为，“兵知学，则能知形势，守纪律；农知学，则能相土宜，辨物种；工知学，则能通格致，精制造；商知学，则能识盈虚，综名实。”这就是说，兵、农、工、商各方面的人才的素质、知识、技能、技术、学养，皆取决于学堂的教育。换言之，学堂乃为国家富强培养大量的兵、农、工、商人才的不可忽视的基地。至此，他进一步提到了“其事皆士大夫所宜讲求，而为近日切要之务”的高度。孙还重申了他所一贯主张的关于大学堂的办学之道，通过大学堂，把学生培养成“知其本，……通其用”，“明体达用”的人才。“然储才之道，尤在知其本而后通其用。臣于来堂就学之人，先课之以兵、农、工、商之学，以兴人才之至意。”
由此可见，孙的这篇文章做得很巧妙，一箭双雕。他通过拥护、贯彻慈禧的旨意，既取得了对自己的信任，又加强了对大学堂的保护的双重效应。一言以蔽之，正是慈禧的肯定态度，再加上孙的积极支持的态度，共同构成了大学堂作为戊戌变法诸多新政中的唯一幸存者的奥妙。在孙的直接苦心经营下，大学堂终于在1898年12月31日开学了。大学堂不但被保存了下来，并且正式开了学。
对此，顽固派中想不通，看不惯，伺机破坏者大有人在。果然，在大学堂开办刚刚半年的光景，军机大臣、御史吴鸿甲等人夸大其辞地、甚至无中生有地状告：“大学堂糜费过甚，请饬归并删除。”“据称京师大学堂原拟招生五百人，今合仕学、中学、小学只有一百三十余人，而延定教习，添设分教，并此外办事诸人，名目繁多，岁糜巨款，徒为调剂私人之薮。学生功课不分难易，统以分数核等第，至天文、地舆、兵法、算学等经世之务，开办半年，尚安苟且。体操一事，竟有强肄致伤者，其于学生几于束缚而驰骤之，章程多未妥善等。”慈禧偏听偏信，点名指责了孙：“大学堂之设，原以培植人才，备国家任使，孙家鼐职司总理，自应悉心经画，俾入堂肄业者，鼓舞奋兴，期收实效。乃开办以来，时滋物议，是办法未得指归，更何以激扬士类，殊失朝廷实事求是之意。”紧接着，慈禧就下令孙必须立即进行认真整顿：“着孙家鼐按照原奏所指各节，破除情面，认真整顿。”
孙被告挨批后，深感不符事实，心中不平，遂据理力争，进行了申辩：“查奏定章程，以各省中学堂未能遍立，当于大学堂中寓小学、中学之意，并非降格相就。去冬甄别考取学生五百余人，现时传到218人，皆有册可稽，并不止传到130人。习西学者百人之数，教习职员人数，皆比原定章程有减无增，薪水拟俟本年四月以后，酌量减发。课程皆按定章程办理，体操并不相强。办事诸人，亦无日出新法束缚之事，不敢过刻以拂人情，亦不敢过宽以坏士习，惟有认真整理，以仰副朝廷作人之意。”
孙虽然用事实进行了有力的辩解，但其内心还是深感不安的。加上，他本就不满于废黜光绪。于是，他被迫请了长病假。并于1899年7月17日获准：“吏部尚书兼管理大学堂事务孙家鼐因病予假。”慈禧并任命“吏部右侍郎许景澄暂管理大学堂事务。”从此，孙不得不遗憾地离开了他含辛茹苦地亲手创办起来的大学堂。
总之，若专就孙家鼐担任管理大学堂事务大臣而言，他始自于1898年7月3日，止于1899年7月17日，前后仅仅一年零十四天。只有一个年头，时间当然很短暂。但是，这一年却是极不平静的，中经“戊戌变法”与“戊戌政变”两个截然相反的巨变时期。当时，列强虎视眈眈，社会充满危机，国无宁日，民无宁日。而他竟然能在前途未卜，凶多吉少的极度混乱之中，把大学堂从无到有地开办起来，即使他的办学理念与具体方法还存在着这样或那样的不足与局限，有待完善，但总起来看，瑕不掩瑜，在开创大学堂的伟业中，是既有苦劳，又有功劳。如果李端是兴办京师大学堂的“首倡者”；光绪皇帝是兴办京师大学堂的“首创者”；那末，孙家鼐则应定位为兴办京师大学堂的“首办者”。孙家鼐这位晚清的大教育家与京师大学堂的首任管理大臣，以其独特的贡献彪炳于我国近代教育史册。