北洋大學從1895年至1911年共有畢業或肄業生518人，其中資送出國52人(不包括自費留學生)。該校為我國近現代科技教育事業培養了一大批奠基的專家學者，他們多為國家社會所倚重，對採礦、冶金、土木、水利、機械工程、鐵路交通、財政金融、政法、外交等事業的發展做出了開創性的貢獻。任課教師多為中外碩學鴻儒，尤以美、日、英、法、德、俄學者任主課，教材也多採用外文原版。此外，北洋大學堂還建立了一套較為完善的教育教學管理制度，保證能夠實現培養高層科學人才的目的。
由於治學嚴謹，校風樸實，當時北洋大學與哈佛、耶魯相伯仲，畢業生可免試進入美國一流大學攻讀研究生，因而被譽為「東方的康奈爾」。中共早期領導人張太雷，我國著名經濟學家馬寅初，「五四」運動天津各界聯合會副會長馬千里，海牙國際法院大法官徐謨，著名詩人徐志摩等，都是北洋大學的畢業生。北洋大學堂的創辦，不僅推動了我國第一個近代學制的產生，為我國高等學校初創時期體系的建立起到了示範作用，更重要意義在於：它結束了中國延續長達一千多年封建教育的歷史，開啟了中國近代教育的航程。
1899年，天津北洋大學堂的第一屆學員畢業了。第二年元月，學堂頒發了中國歷史上第一張大學文憑。由於成績最優，從香港考入的學員王寵惠有幸成為「欽字第壹號」文憑獲得者，他學的專業是法律。1905年，王寵惠獲耶魯大學法學博士學位。1912年，他出任以孫中山為首的南京臨時政府外交總長。1915年張太雷以優異的成績考入了京師大學堂(北京大學)法律預科，但由於京師大學堂學制長，估計自己的經濟條件難以支持，他就未入北大就讀。
期間打聽到北洋大學學費便宜，且預科班為期半年，他便興沖沖地攜好友一起報考北洋大學的法律預科。憑借優異的成績，張太雷與北洋結了緣，一呆就是5年。馮海龍說，張太雷是在北洋大學培養下，思想得到了昇華，從愛國青年成長為共產主義者。五四前夕，在北洋大學求學的張太雷接觸到了馬列主義思想。五四運動更是喚醒了中國的熱血青年。積極參加革命運動，不斷探索革命理論的張太雷逐漸成長為中國共產黨的創始人之一。
據《益世報》記載，五四運動期間，為抗議當局鎮壓學生運動，北洋大學學生紛紛罷課，並組織44個演講團。張太雷等4人組成的演講第二團赴塘沽演講。此時，張太雷徹底摒棄了傳統中的讀書是為了仕途和過安穩生活的觀念，為了信仰、為了國家和人民而拋家捨業，義無反顧。
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