自1978年3月，少年班创立以来，中国科大不断探索和改善教学管理模式，倾力保证少年班教学和管理的开展。几十年的经验积累，凝练成了“因材施教”、“教学相长”“基础与创新并重”的办学理念和重基础、“轻”专业，注重基础“宽、厚、实”，专业“精、新、活”的宽口径个性化培养模式。秉承中国科大的办学理念，目标定位为培养未来10-20年后中国乃至世界上学术界、产业界科技创新的领军人物。
在培养模式上，少年班以“以生为本”、“以学生为主体”为指导思想，进行贯穿大学全程的、将课程学习与科技创新活动有机融合的自主化学习与研究的培养过程。
少部分专业意愿十分明确的学生，从入学起直接进入主修专业，按照相关专业培养计划学习；
大部分学生实行两段式学科平台培养模式（2+2），前两年完成基础课程学习，后两年在导师指导下进行个性化专业学习。
在培养过程中重视激发学生对科学的兴趣，尽早引导他们进入科研一线，通过实践锻炼，帮助学生选择和调整专业方向，有针对性地修读相关课程。鼓励专业交叉，学生可以选修多个专业的课程，使得学生有较为广泛的适应面，同时在符合自己兴趣、特长（能力）的方向有充分的发展，实现“广度”和“深度”的真正和谐统一。
为满足学习能力强的学生群体对课程深度的需求，少年班与教务处、相关学院创办“华罗庚班”、“严济慈班”、“物质科学班”等学科强化计划，对相应专业课程进行改革，学生根据学习能力可以随时调整进出这些计划。
