当北京、上海的维新运动进入高潮的时候，资产阶级维新派另一个重要人物谭嗣同也在湖南点燃了维新运动的火炬。
当时湖南巡抚陈宝箴，按察使黄遵宪和学政江标，都是倾向维新的官吏，赞同变法。在谭嗣同的积极推动下，他们一起创办了时务学堂，组织了“南学会”，出版了《湘学新报》和《湘报》。1897年冬天，他们聘请梁启超由上海来到长沙。梁启超在这期间一面担任时务学堂的中文总教习，一面积极协助谭嗣同推动湖南的维新运动，使湖南成为当时维新变法运动中最活跃的地方。
梁启超就任后，他运用和发展了康有为当年办万木草堂的经验，把时务学堂办成当时最负盛名的一所学校。
梁启超在《湖南时务学堂学约》中提出，使学者“于中国经史大义悉已通彻，根柢既植，然后以其余日肆力于西籍，夫如是而乃可谓之学”。简而言之，就是一种中学、西学兼习的教学方针。根据这个方针，他把时务学堂的课程分作普通学和专门学两大类。普通学设有诸子学、经学、公理学和中外史志及格算诸学，专门学设有公法学、掌故学等。
他所制定的《学约》总纲十条(1)立志。学者应以立志为尚。“志不立，天下无可为之事”。
应有“天下兴亡，匹夫有责”的伟大抱负。志既立，必须坚持不懈，“养之使勿少衰”。
(2)养心。学者既有志于道，则不应为富贵名利、耳目声色所诱惑，要经得起利害毁誉、苦乐生死的考验。养心的功课有二：即静坐和阅历。目的在于“一敛其心，收视返听，万念不起，使清明在躬，志气如神”。
(3)治身。学者应对自己的言论、举止，严加约束，注意端庄、谨慎，不要以为是“小节”而自我放任。每日就寝时，用曾参“吾日三省吾身”的方法来检查自己，错误就会日益减少。
(4)读书。读书则应中西兼习，专精和涉猎结合。“经学、子学、史学与译出西书四者，间日为课焉。度数年之力，中国要籍一切大义皆可了达，而旁证远引于西方诸学，亦可知崖略矣”。读书要做札记，分为专精和涉猎两部分，将每天读过的书，“登新义数则，其有疑义，则书而纳之，待向匦以待条答焉”。
(5)穷理。西方资本主义国家的一切“格致制造之学”，所以昌明发达，扬名世界，都是因科学家、技术专门家努力发现和发明之所致。我们学者应深入钻研，为“他日创新法、制新器、辟新学”打好基础。因而“穷理之功课，每刚日诸生在堂上读书，功课毕，由教习随举目前事理，或西书格致浅理数条以问之，使精思以对，对既遍，教习乃将所以然之理揭示之”。
(6)学文。学者必须在文字上下功夫，“当以条理细备，词笔锐达为上”。学文之功课，每月应交作文一篇。
(7)乐群。同学之间应互相观摩、学习，“每月以数日为同学会讲之期，诸生各出其札记册，在堂互观，或有所问，而互相批答，上下议论，各出心得，其益无穷”。
(8)摄生。学习生活应有张有弛。“起居饮食，皆有定时，勿使过劳”。同时，要加强体育锻炼。
(9)经世。学者要熟悉中国和西方古代治国之法，要仔细考察“今日天下郡国利病，知其积弱之由，及其可以图强之道”。并参考西方近代资本主义国家的“宪法章程之书”，然后才可以称得上“经世”。经世之功课，“由教习随举各报所记近事一二条，问诸生以办法，使各抒己见”。
(10)传教。“堂中所课，一切皆以昌明圣教为主义”。
作为总教习的梁启超在他管理时务学堂的短暂过程中，显示了他的教育改革家的气魄和才华。
他通过教学活动，大力宣传康有为那套变法理论：公羊学派的历史观，改良主义的政治论；广泛地介绍西学，对封建顽固派的旧学大加批驳等等。这样就使不少深受封建思想桎梏的时务学堂学生大开眼界，给久处在闭塞中的中国知识界、教育界，吹来一股新鲜的气息。
《时务学堂功课详细章程》记载：梁启超在课程上进行了一些改革，学生在入学六个月以前，读普通学；六个月以后，则各认专门，但普通学仍须兼习。学生所读之书，有涉猎之书，有专精之书。学习时学生须先反复钻研《春秋公羊传》和《孟子》中的微言大义，民权思想，然后择取中外政治法律比较参证，使之明了维新变法的旨意。
梁启超对学生作业的批改也十分认真，“每条或至千言，往往彻夜不寐”。对学生在作业中所表现出的某些进步观点，他极力予以热情鼓励。例如：学生课卷提到废拜跪之礼，梁启超批语说：“今日欲求变法，必自天子降尊始，不先废去拜跪之礼，上下仍习虚文，所以动为外国讪笑也”。通过时务学堂的教学，为维新变法培养了一批出色的人才，蔡锷、范源濂等人，都是当时时务学堂的学生。
维新派在湖南活动虽然搞得很有起色，但当时湖南顽固势力也很嚣张。以王先谦、叶德辉为首的顽固派，运用各种卑鄙的手段向维新派疯狂进攻，他们污蔑梁启超“专以无父无君之邪说教人”，使学生“误入歧途”。并要把他驱逐出境。在顽固派的强压下，梁启超被迫离开长沙回到上海。但时务学堂的进步意义却不是封建顽固势力的诽谤所能消减得了的。湖南学术界、教育界的进步人士赞誉梁启超来湖南主持时务学堂，“以振新政艺为大宗”，实是“湘人厚幸”。