学习内容分为学科和术科两大部分。学科有两项，一为六大教程(战术、兵器、地形、筑城、交通、军制)，二为典范令(各兵科操典、射击教范、阵中勤务令、通信教范、内务规则、陆军惩罚令等)，以及马学、卫生学等。术科包括操场教练、野外演习、技术体操、劈刺、马术等。

　　教官由国内各军官学校和留日回国军官担任。第四期学员共有335名，除招收现役军官外，同时招考青年学生约占三分之一，学习期限为一年，但青年学生毕业后须见习3个月方准补用。1923年10月本期学员毕业。

　　1924年1月复招第五期学员324名，改术科担任官为科长。9月曾因第二次直奉战争爆发，学员临时解散各回原职。翌年4月复又召集入校，于10月毕业。1926年6月改称东北陆军讲武堂，8月招收第六期学员，委任朱继先为教育长，增设各科主任教官，由各兵科教官兼任之。

　　张学良毕业于东三省讲武堂

　　张学良原准备报考保定军官学校，后在东三省巡阅使署参谋长张作相鼓动下，决定进入东三省讲武堂学习。张学良回忆当时情景时说：“我去东三省讲武堂，是给我父亲激的。我跟我父亲一说，父亲大吃一惊，他说：‘什么?你要上讲武堂?你别给我丢人了，你去不了几天干不了，又出来了，那不是给我丢人吗?’我一被激，就说：‘人家能，他们干得了，我为什么就干不了?’我父亲说：‘好，你若能在讲武堂毕业的话，你出来我就给你个团长当当。’”就这样，张学良进入东三省讲武堂炮兵科学习，成为讲武堂炮兵第一期学员。

　张学良在讲武堂学习是非常刻苦的，自觉遵守校规，尊敬教官，团结同学，刻苦训练，从不搞特殊，每次考试都是第一名。张学良晚年回忆当时情况时说：“我头一个月就考了个第一，第二月又考了个第一。当时学校里闹点学潮，忽然传闻考试有人作弊，就让我们调换位子。那时我们有两个教育班，差不多有一百多人。

    有一天老师出了四个题目，结果，除我之外，没有一个人答完全，就我一个人全答对了。我也从不作弊。本来，别人并不太注意我，可这样一来，同学和教官都注意我了，这郭松龄也看中我了，我就跟郭松龄变成了好朋友。
    当然，讲武堂考第一，并不是我有多大的能力，实在是讲武堂的学员那时候都是行伍的人，再加上我在讲武堂也是很努力的。”张学良学习训练确是很刻苦的。有一次野外战斗演习，学员要全副武装。背负着几十斤重的装备，进行跑、跳、跨越障碍，对19岁的“公子哥”张学良来说，实在不是一件易事。演习完进攻、防御、追击、退却等科目后，还要进行野外露营及“阵地彻夜”。时值隆冬，大雪纷飞，北风呼啸，别说是露营，就是操练，手、脚和脸上也像猫咬一般。张学良硬是咬牙坚持下来。待到天明，指挥部又命令跑步向省城“转移兵力”，落伍者甚多，张学良不但没有掉队，还帮助其他学员完成演习。

　　当时上讲武堂学习的学员，都是选调的下级军官。张学良是用卫队旅营长的名义入学的。由于学习成绩优异，还没毕业，就提前当上了卫队旅第二团团长。这里除了优越的出身和自己的努力外，主要是老帅部将们的提携，起主要作用的是张作相。张学良多次讲：“我知道，张作相存心要提拔我”，“我从军中起来，完全是张作相一手把我提拔起来的”。

　　在北京黄寺设立讲武堂分校

　　当时的讲武堂毕竟规模有限，每期只能招收400余名，远远不能满足实际需求。而雄心勃勃的张作霖认为：要想雄霸天下，必须要有雄厚的兵力。为此，他在整军经武、大肆扩军的同时，深感军事人才匮乏。1926年3月，决定在北京黄寺成立讲武堂分校，招考青年学生千余名，定名为东北陆军第三、四方面联合军团候补军官入伍生队，学期六个月，成绩优良者进入讲武堂北京分校继续深造。8月，在北京、沈阳两地招生，经过考试录取1000名学员。1927年3月末，入伍生队学员经过考核全部通过，正式进入讲武堂北京分校学习，称为第七期。