在律令制国家的中央官僚机构中，担负培养知识与技术人才职责的机构主要有大学寮、典药寮和阴阳寮等。典药寮是负责诊疗官人的医疗机构，兼负培养医师的职责。阴阳寮主要负责观测天文气象、卜占、造历、报时等，并兼负培养阴阳寮诸学科（阴阳、历、天文、漏刻）学生的职责。但是，大学寮与典药寮、阴阳寮不同，是专事教育、培养官人的机构。根据《养老令》的规定，大学寮的职员组成如下：
头一人，掌简试学生及释奠事。助一人。大允一人。少允一人。大属一人。少属一人。博士一人，掌教授经业，课试学生。助教二人，掌同博士。学生四百人，掌分受经业。音博士二人，掌教音。书博士二人，掌教书。算博士二人，掌教算术。算生三十人，掌习算术。使部二十人。直丁二人。
头、助、允、属、使部、直丁是大学寮的事务官及其下属。博士、助教、音博士、书博士、算博士是在大学教授学问的教官，其中，博士和助教教授经业，精通明经；音博士教授音韵；书博士教授书法。跟随博士和助教学习明经的学生共400人，亦被称为明经生，是大学的主要教育、培养对象。对于成为大学生的资格，令制规定：
凡大学生，取五位以上子孙，及东西史部子为之。若八位以上子，情愿者听。
由此可知，除了世袭掌司朝廷书记的氏——东西史部的子弟，原则上，五位以上官人的子孙可以进入大学学习，但是六位至八位的官人的子弟，如果情愿的话，也可以成为大学生。因此可以说，大学主要是面向贵族子孙的教育机构。不过，即使是贵族子孙也并非都能进入大学学习。式部省在有资格进入大学学习的人中，挑选13~16岁的聪明伶俐者，使之成为大学生。
大学面向学生设置的明经课程有：《礼记》、《左传》、《毛诗》、《周礼》、《仪礼》、《周易》、《尚书》各为一经，属于选修课程；《孝经》、《论语》则是必修课程。各课程所使用的教科书分别是《礼记》、《周礼》、《仪礼》、《毛诗》四经，郑玄注本；《周易》，郑玄或王弼注本；《尚书》、《孝经》二经，孔安国或郑玄注本；《左传》，服虔或杜预注本；《论语》，郑玄或何晏注本。不言而喻，大学是传授儒学的重要教育机构。学生一旦选修一经，首先通读、熟读经文，然后讲解经文之意。对于通过二经以上且希望进入仕途的学生，大学寮首先举行考试（举送试），然后将通过举送试的学生作为举人推送至太政官。举人须参加律令制国家的官人录用考试。对于合格者，国家依据其成绩，予以录用并授以相应的位阶。对于虽然不擅长于言表，但熟习文章且才能堪比秀才、进士的学生，大学寮也可以将其推举为举人。大学生的在学年限至多9年。如果学生在学9年达不到举人的资格，则大学寮将解退其人。
在《养老令》规定的大学寮职员组成中，音博士和书博士之下没有设置相应的音学生与书学生。关于不设置音学生的理由，主要是因为学习明经的学生“必先就音博士，读五经音，然后讲义，故别不置生”。另一方面，书学生并不是没有设置。《养老令》学令中就有如下规定：
凡书学生，以写书上中以上者，听贡。
贡人是指国学推送的学生。据此可以推测，书学生的生源来自地方诸国推送的擅长书法的学生。除了明经生和书学生以外，大学里还有算学生。算学生共有30人，跟随算博士学习算术，“辨明术理，然后为通”，所学习的算经包括《孙子》、《五曹》、《九章》、《海岛》、《六章》、《缀术》、《三开重差》、《周髀》、《九司》。在大学设置的诸科中，算科的地位较低，因此算学生主要来自地方诸国推送的学生。
随着时代的变迁，大学的学科设置也时有变化。例如，神龟五年（728），大学寮增设“律学博士二人、直讲三人、文章学士一人、生廿人”。律学博士、直讲、文章学士（亦称文章博士）是教官，分别教授律令、儒学、文学。两年后的天平二年（730），再次对大学寮的职员构成作了规定：
直讲四人，一人文章博士，律学博士二人，已上同助教。明法生十人，文章生二十人，简取杂任及白丁聪慧，不须限年多少也。得业生十人，明经生四人、文章生二人、明法生二人、算生二人，并取生内人性识聪慧艺业优长者，赐夏人别絁一疋、布一端，冬絁二疋、绵四屯、布二端，食料米日二升，坚鱼、海藻、杂鱼各二两，盐二夕。
除了神龟五年（728）已设的直讲、文章博士和律学博士以外，明确增设明法生、文章生，生源来自涉及庶民阶层的杂任、白丁；并且还从明经生、文章生、明法生和算生中选出学业优秀者，作为得业生，由国家供给其夏冬衣装以及食粮。
前已叙述，大学是以贵族子弟为主要教育、培养对象的机构。然而，进入大学学习的贵族子弟的人数并不多，其原因之一是律令制国家的贵族子弟可以通过荫位制度进入仕途，即亲王·诸王的子、三位以上的子与孙、五位以上的子，只要年满21岁就被授予一定的位阶。在荫位制度中，依据父辈的位阶高低，其子或孙被授予的位阶最高可至从四位下，最低也有从八位下。而官人录用考试合格者被授予的位阶，最高是正八位下，最低是大初位下。从总体上来看，相比荫位制，显然官人录用考试合格者得到的位阶要低。因此，贵族子弟对进入大学学习的积极性并不高。为了鼓励贵族子弟进入大学，自8世纪后半叶以来，朝廷采取了一系列入学奖励措施，但是效果并不显著。
大同元年（806），平城天皇发布敕令，要求王族以及五位以上的贵族的所有子孙，只要年龄在10岁以上，都必须进入大学学习。但是，入学年龄的幼小同时也成为大学教育内容低下的一个原因。弘仁三年（812），朝廷取消了贵族子弟必须进入大学学习的规定。但是，增加贵族出身的学生的方针并没有发生变化。弘仁十一年（820），规定只有三位以上的子孙才具有成为文章生的资格。又，天长元年（824）再次要求五位以上的20岁以下的子孙，都须进入大学学习经史，并规定只有完成学业的人，才能被录用为官人，即“学业足用，量才授职”。
除了国家经营的大学以外，9世纪以后，出现了由贵族创建的诸氏学舍。在《日本后纪》记载的和气清麻吕传记中，有如下的内容：
（和气清麻吕）有六男三女。长子广世，起家补文章生。延历四年坐事被禁锢。特降恩诏，除少判事。俄授从五位下，为式部少辅，便为大学别当。垦田廿町入寮为劝学料。（中略）大学南边以私宅置弘文院，藏内外经书数千卷，垦田（四十）町永充学料，以终父志焉。
根据该记事可知，和气清麻吕的长子和气广世是文章生出身，兼任大学头（即任大学别当）之时，除了把其所领的垦田20町捐入大学寮，用于大学寮鼓励学生学习的费用以外，还在自己的私宅建立弘文院，藏有佛典、儒学等书籍数千卷，并将其所领的垦田40町固定用于维持弘文院所需的费用，实现了其父的心愿。史料没有明记弘文院的创建时期，根据和气广世出任大学头的时间，一般认为弘文院大约创建于8世纪末9世纪初。
继弘文院之后，弘仁十二年（821），时任右大臣的藤原冬嗣在弘文院之南，以自己的私宅建立了劝学院，并将自己的部分食封收入作为维持劝学院的经费。劝学院的目的是为藤原氏中的勤学之辈提供衣食及住宿，以保证藤原氏一族的子弟能够顺利地进入仕途。劝学院作为藤原氏一族的设施本来独立于大学寮，但是在贞观十四年（872）十二月十七日的太政官符中，关于劝学院与大学寮的关系有如下内容：
（劝学院）是赠太政大臣正一位藤原朝臣冬嗣去弘仁十二年所建立也。即为大学寮南曹。但不被管寮家。创业年深，内外闻远。（后略）。
即，劝学院成为大学寮的附属设施——大学别曹，但是大学寮不介入劝学院的管理。也就是说，劝学院表面上成为官的设施，实际上依然是私的性质。不过，劝学院的财政资源，一部分来自藤原氏出身的大臣的捐献，除了创始人藤原冬嗣以外，藤原师伊、藤原兼通、藤原赖通等等，藤原氏的“代代丞相寄入封物于劝学院文等”皆用轴纽裱起来；另一个重要的来源则是劝学院所领的庄园。
寄宿于劝学院的学生中，既有大学寮的在学学生，也有接受入大学前教育的学生。藤原氏出身的元杲是10世纪的僧侣，根据他的自传，他9岁时进入劝学院，成为劝学院的小学生。清和天皇、阳成天皇等天皇元服时，常常命令劝学院的小学生十数人或数人，陪伴天皇一同元服。例如，贞观六年（864），清和天皇元服，劝学院的身高达4尺5寸以上的藤原氏儿童13人，依照诏令元服；元庆六年（882），阳成天皇元服，命令劝学院的身高4尺5寸以上的藤原氏儿童十余人，加冠元服；天禄三年（972），圆融天皇元服，劝学院学生4人一同元服。宽仁二年（1018），后一条天皇元服，劝学院学生5人同时元服。
劝学院作为藤原氏的学舍，“贻善诱於一门，故藤氏之生，犹多才子”，于是平城天皇之孙在原行平仿效劝学院，于元庆五年（881），在劝学院的旁边创建了奖学院，资助出自皇室的氏族的学生。奖学院的运营经费与劝学院相同，来自于庄园、食封的收入等。仁和四年（888），时任大纳言的在原行平上表请求准允奖学院等同于劝学院，成为大学寮的附属设施。昌泰三年（900），奖学院终于成为大学寮的南曹。
在弘文院、劝学院、奖学院之外，贵族创设的学舍还有学馆（官）院。学馆院建于劝学院之后，奖学院之前。根据《文德天皇实录》记载，嵯峨天皇的皇后橘嘉智子与其弟橘氏公共同创建了学舍——学馆院，作为橘氏一族学书之处，其目的是为了“劝诸子弟，诵习经书”。学馆院的建立时间大约是在橘氏公任职右大臣的时期，即承和十一年（844）至承和十四年（847）之间。康保元年（964），学馆院也成为大学别曹。
成为大学别曹之后的劝学院、奖学院和学馆院，虽然内在性质依然是氏族管理的私学性质的机构，但是作为名义上的官的设施，也得到了推举学生任官的特权。例如，三院每年或隔年可以各自在本院学生中，推荐1人出任地方官（国掾）。这种同时具有私与官双重性格的大学别曹的出现，暗喻着作为国家机构的大学寮的权威性开始趋向衰退。