Durante la vigencia de la ley de 1842 la docencia superior estuvo localizada en la Sección Universitaria del Instituto Nacional. Allí se impartían las carreras de medicina, leyes y agrimensura. A partir de 1852, la Universidad intervino más directamente en los estudios al crearse la Delegación Universitaria. Desde ese año apreciamos una mayor preocupación por los estudios superiores, reflejo de la necesidad de preparar profesionales que se encargaran del desarrollo nacional. El Gobierno, consciente de la situación, decidió financiar la publicación de textos de estudio, contratar más profesores y aceptar la creación de otros cursos, a la vez que se perfeccionaron los ya existentes. Esta orientación de los estudios hacia la formación de profesionales terminó por consagrarse en la nueva Ley Orgánica de 1879.

Los estudios superiores desarrollados en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas fueron reestructurados por el nuevo plan, aprobado en 1898. Éste distribuyó la enseñanza en tres cursos: de agrimensores o ingenieros geógrafos, de ingenieros civiles y de ingenieros de minas. El mayor interés estaba en la carrera de ingeniería civil; la matrícula de ingeniería de minas era escasa; y la de ingenieros geógrafos, cayó en desuso como producto del desarrollo económico del país. Sus matrículas, comparadas con las de derecho o medicina, eran reducidas. Las carreras de ingeniería soportaban la competencia de ingenieros extranjeros y las poco seductoras rentas para aquellos que lograban emplearse en las reparticiones públicas, las que tornaban poco atractivos esos cursos. Con el fin de mejorar la calidad de la enseñanza se perfeccionó el curso preparatorio destinado a los aspirantes a continuar estudios superiores de matemáticas, y se buscó acentuar el carácter práctico de los estudios, llevando a los alumnos en su período de vacaciones a los centros mineros y fabriles. Además, los estudiantes destacados irían a Europa por tres años, con el objeto de estudiar los ramos de química general, química analítica, docimasia, mecánica y construcción de máquinas. El senador Augusto Bruna financió dos plazas con el mismo objeto.

A partir de 1884, comenzó a contratarse profesores extranjeros y elevar así el nivel de los estudios. Se crearon las clases de mecánica aplicada y construcción de máquinas, obligatorias para ambas carreras, un curso de electrometalurgia en la carrera de ingeniería de minas y un laboratorio de ensayes, que pudo crecer con la ayuda de la Dirección de Obras Públicas. El futuro taller de ensayes proporcionó fuentes propias de ingreso a la facultad. Durante su rectorado Valentín Letelier promovió los cursos libres -instituidos por el Gobierno- de tecnología del salitre, primer paso para llegar a un curso de ingenieros industriales, uno de sismología y otro de electrotecnia, precursor de la especialidad de ingeniería eléctrica. Estos cursos no lograron arraigo porque la facultad se empeñó en no recargar los planes de estudio y desaparecieron en 1910.

En 1916, el entonces decano Manuel Trucco, emprendió una reforma al plan de estudios que consideró la importancia que habían adquirido las obras públicas.

Se agregó un primer año preparatorio a los cinco años del plan vigente, intensificándose el trabajo experimental de investigación. El nuevo plan, puesto en marcha en 1919, fue perfeccionado cuatro años más tarde, estableciéndose que los alumnos de las carreras de ingeniero civil, ingeniero químico e ingeniero metalúrgico, no podían matricularse en quinto y sexto año si no trabajaban previamente en vacaciones de verano, como obreros o contramaestres, por seis semanas, en las fábricas, faenas o establecimientos industriales, químicos y metalúrgicos, que les indicara el director. Los estudiantes de la Escuela Anexa de Arquitectura, incorporada a la facultad en 1899, rendido el tercer año, debían ejecutar en verano un bosquejo de arquitectura, un croquis de reconstrucción de alguna obra de importancia o un informe arquitectónico con levantamiento de plano. Los que habían rendido cuarto año, estaban obligados a laborar por seis semanas, en una faena de construcción de edificio.

Otra escuela anexa fue la de Conductores de Obras creada en 1913 en el Instituto de Educación Física y Técnica e incorporada a la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas a partir de 1919. Además, la facultad se encargaba de supervisar el Observatorio Astronómico y el Observatorio Sismológico. Las escuelas dependientes funcionaban en locales distintos, estrechos e inadecuados y era urgente terminar el edificio iniciado en 1911. Con ayuda de la ley N° 3559, que dispuso los fondos necesarios, se pudo concluir los trabajos. El nuevo edificio, construido en un terreno fiscal entre las calles Blanco Encalada y Tupper, comenzó a funcionar en octubre de 1921.

En cuanto a los estudios de medicina., hacia 1881, el plan de estudios contemplaba una extensión de seis años, con exámenes anuales de promoción para los ramos generales. José Joaquín Aguirre, a la sazón Decano de la Facultad, hizo ver las falencias de los estudios de la escuela: faltaban profesores para atender los laboratorios e instrumentos y no había enseñanza de los ramos sobre enfermedades mentales, enfermedades nerviosas y de oftalmología. Lo más grave era la carencia de una clínica de mujeres y los futuros médicos iniciaban su labor profesional sin haber participado nunca en la atención de una mujer enferma. Para suplir estas fallas del plan de estudios, se aumentaron las cátedras -24 en 1902- y el número de clínicas, desarrolladas en diferentes hospitales de la Beneficencia Pública. Se concedió más importancia al carácter práctico de la enseñanza, dotando de recursos a los gabinetes, laboratorios y museos. Reflejo de lo anterior fue la aparición de los jefes de clínica, quienes atendían dispensarios anexos a los servicios, ejecutaban pequeñas operaciones y estaban a cargo de vigilar las observaciones clínicas de los estudiantes.

Hasta 1906 en la planta de empleados de la Escuela de Medicina figuró el cargo de Delegado, funcionario encargado del orden de la escuela y del que dependían el jefe de trabajos anatómicos, los prosectores, los disectores y ayudantes de clase. Éste era proveído por el Rector con aprobación del Consejo. Cuando se pensó crearlo en la Escuela de Ingeniería, el Consejo lo consideró innecesario, por cuanto sus funciones estaban conferidas al Rector, al decano respectivo y a otros funcionarios. Así, al quedar vacante el puesto de Delegado en la Escuela de Medicina por fallecimiento de Augusto Orrego Luco que lo servía, no se nombró reemplazante.

En 1908, se creó el cargo de Director de la Escuela, nombrado por resolución presidencial de una propuesta en terna del Consejo.

Para modernizar la enseñanza, a partir de 1889, se envió médicos becados a Europa, para estudiar su respectiva especialidad, entre ellos al médico cirujano Aureliano Oyarzún, y a los doctores Alejandro del Río, Lucas Sierra y Carlos Ibas, de destacada participación futura en la facultad. Con el mismo propósito, el Gobierno contrató profesores europeos y se dio impulso a la institución de profesores extraordinarios, creada en la ley de 1879, llegando éstos a siete en 1924. Otro avance fue la instalación del internado en el hospital San Vicente de Paul en 1893, merced a la inclusión de un ítem especial en el presupuesto de instrucción pública. Correspondió a la escuela desarrollar una gran labor en la prevención y erradicación de epidemias. Por iniciativa de José Joaquín Aguirre se creó un Consejo de Higiene Pública; el doctor Adolfo Murillo, presidente de la junta de Vacuna, reorganizó y extendió el servicio por todo el país y en 1912 llegó a Chile contratado por el Gobierno, el profesor Juan Noé. Quien aparte de desempeñar una extensa labor docente, en especial en los ramos básicos, inició una campaña para eliminar la anquilostomiasis, que diezmaba la población minera de Lirquén. Finalmente, el doctor Alejandro del Río propuso al Consejo la creación de la carrera de médico sanitario.

La facultad reformó el plan de estudios en 1917. Contempló 27 asignaturas distribuidas en diez semestres y un año de práctica con régimen de internado en hospitales normales. El nuevo plan redujo las pruebas de madurez y competencia a cuatro exámenes generales: de promoción, bachiller, licenciado y médico frujano, que eran sucesivos. Otro problema que abordaron las autoridades de la facultad fue el excesivo número de alumnos. La estrechez de sus instalaciones obligó a suspender la matrícula de oyentes y limitar el ingreso a primer año. El exiguo presupuesto venía afectando sus actividades desde 1914, y constantemente se pedía sin éxito recursos para concluir los trabajos del edificio que ocuparía el Instituto de Anatomía y suplir el deterioro del material de enseñanza.

Como escuelas anexas a la facultad, funcionaron, desde 1883, la Escuela Dental; la Escuela de Obstetricia, que inició sus actividades en 1897, fusionándose con el Instituto de Puericultura en 1906; el Curso de Farmacia, desde 1885; y la Escuela de Enfermeras en 1906.

Respecto a los estudios de leyes, entre 1879 y 1902, rigió un nuevo plan de estudios en la facultad, se buscó solución para el inconveniente que presentaba el excesivo número de alumnos en algunos ramos de primer año, como derecho romano y natural. Para resolverlo, se crearon clases paralelas. El plan de estudios aumentó de 12 a 18 asignaturas en 1901, sumándose los ramos de filosofía del derecho, economía política y social, historia general del derecho, hacienda pública y estadística, derecho agrícola e industrial, derecho procesal, medicina legal, a los ya existentes, y se eliminó derecho canónico. Para el Rector, la reforma del plan de estudios de 1902 tenía por objeto dar a la carrera de leyes una dirección doctrinal y las antiguas asignaturas de código civil, de comercio, penal, recibieron las denominaciones de derecho civil, penal y comercial. Los profesores se dedicarían a la exposición científica de las doctrinas que constituían aquellos ramos. Sólo un reducido número de los que obtenían el título de abogado se dedicaban al ejercicio de la profesión, yendo la gran mayoría a la agricultura, a las industrias, a la diplomacia o bien a la administración pública. Las autoridades de la facultad propusieron variadas medidas para mejorar la calidad de los estudios. Una de ellas fue controlar la asistencia de los alumnos; las continuas ausencias tenían dos causas: una buena parte de ellos trabajaba en oficinas públicas y cualquier medida disciplinaria provocaba desbande; en esas circunstancias los estudiantes preferían seguir sus estudios privadamente o irse al curso de la Universidad Católica. Se propuso derogar la ley de incompatibilidades parlamentarias, para retener a los profesores que se dedicaban a la política. Más de la mitad de los exámenes se daban en calidad de privados y la mayoría de los estudios no eran guiados por profesores, fomentando en los estudiantes una preparación precipitada y de memoria. El sistema de exámenes, de excesivo número y rendidos en varios períodos del año, agobiaba al profesorado. Para remediar la situación se contempló requisitos para rendirlos, certificando la aprobación del curso inmediatamente anterior, y para aquellos que quisieran rendir exámenes particulares de ramos comprendidos en el Curso de Leyes sin sujeción al orden establecido en el plan de estudios, podían hacerlo, pero no habilitaban para optar a grados universitarios. A partir de 1888, comenzó un sistema de becas para que alumnos y profesores perfeccionaran sus estudios en Europa y se estimuló a las figuras destacadas por medio de los premios "Marcial Martínez", "José Gabriel Ocampo" y uno otorgado por el Instituto de Abogados, a la mejor memoria que se presentara en derecho civil para optar al grado de licenciado.

En 1917, el cuerpo de profesores de la escuela obtuvo la aprobación del Consejo para crear un Seminario de Ciencias Económicas. El programa, redactado por los catedráticos de las disciplinas económicas, determinó que la asistencia sería voluntaria. Su objeto fue fomentar el estudio de las asignaturas económicas y sociales y preparar al alumno para el trabajo Científico. Una nueva reforma al plan de estudios se efectuó en 1916, modificando la distribución del tiempo dedicado a cada ramo e implantando clases de ayudantía, destinadas a trabajos prácticos y de repetición.