南洋公学初创之时，试行由小学、中学到大学的正规教育体系，将培养人才的计划定为“收效皆在十年之后”。然时局之需，加速人才培养成为当务之急。于是，在南洋公学代总理张元济提议，盛宣怀亲自督办之下，公学设立特班，以培养国之经济特科之才，实现从速培养新政人才的目的。

1901年4月始，公学着手拟定特班师资并举行招录考试。期间，盛宣怀曾数次约见蔡元培，并亲自前往他的住处晤谈，邀请其出任特班总教习一职。特班开学伊始，蔡元培正式上任，开启了他与公学虽短暂却不失精彩的一段因缘际会，在校史上留下了浓墨重彩的一笔。

蔡元培在校期间倡导民权、女权等自由思想，其独特的授课方法更是给特班学生受益匪浅的启迪。据曾就读于特班的学生们回忆，蔡元培的教学方法新颖，常开列出诸如哲学、政治、文学、外交、经济、教育等约二、三十门科目的书目清单，让学生各选一、二科仔细研读，并要求每日撰写读书札记。学生所呈札记，他不但亲手批阅，还每夜例请两三名学生就所呈札记讨论交流。

蔡元培在特班时的教授方法堪称因材施教的典范，其渊博的学识和谦和的品行，亦使每位学生心悦诚服。他以自己“不习日语而强读日本书”之方法教授学生。在他的指导下，“不数日，人人能读日文，且有译书者”。他倡导特班成立演说会，自拟题目分组定期进行演讲、辩论，以应必要时以语言唤醒民众之需。

1902年末，学校内爆发了一场由一只墨水瓶引发的进步学生与顽固守旧派势力之间的斗争运动（史称“墨水瓶事件”），导致一百多名学生退学，支持学生运动的蔡元培也因此事愤然离职。此后，他曾于1928年春夏间担任交通大学校长。

蔡元培给予学生们的教诲是受益终身的。他自由民主的进步思想也早已在南洋公学播下火种。从特班走出的李叔同、黄炎培、邵力子、谢无量、胡仁源、黄大钧等人，都在追求民主的时代浪潮中，成为“桢干大才”，为民族进步、文化发展贡献出各自的力量。