北洋陆军军官学校最后由李鸿章拍板定名为北洋陆军军官学堂，宋骁飞有意把北洋陆军军官学堂选在了离北洋水师学堂七八里地的地方，也就是天津海河下游的东岸，辟地一千余亩，修筑方形大土城，还在土城墙上筑通道和护墙。
临海河一面的南北两城角处，筑两座炮台，台内地下凿空作为贮存弹药的地下室。然后在墙外面挖壕堑引水形成护城河，并在河边植柳树，城西和城北临海河开一营门，设吊桥，城内中央为建旧瓦房五百间供士兵居住，封闭式管理。
在海河东面建弹药军械库及马厩，南面为教员住宅，还在东南角开大水池，引海河水流入，架设军用桥梁，水池中心有一小岛，栽上桃树百株，取名桃花岛，供学员们休憩。在军校堂址西面有宽阔草地，是平时操练的大操场和打靶场，还陆续建起讲堂、厨房、澡堂、步枪暂存室及修械室等设施，日夜施工，不到三个月，一座陆军军官学校就拔地而起，初具雏形，宋骁飞请李鸿章亲自题写了“北洋陆军军官学堂”的校名，用在青石的牌坊门上。
宋骁飞深知军校最重要的就是思想工作，要让军官忠诚听指挥，必须有一个统一的核心思想，他结合当时内忧外患的大局势，将陆军军官学校的核心思想定位“保家卫国”，犯中华者，虽远必诛！他让徐世昌写了一副对联，题在校门处：“升官发财请往他处，贪生怕死莫入此门”。这已经比封建的忠君爱国前进了一大步。
宋骁飞原来打算陆军军官学堂每期招生两千人，可惜录取的情况并不尽如人意，不得不把学员的饷银提高到八两银子，招生规模压缩到每期一千人，多要新兵。
军官学堂全体学生编为五个大队，每大队二百人，共编为步、马、炮、工、辎五科，每科二百人，在课程设置上，军事课设：基本战术、应用战术、图上战术、战略学、孙子兵法、管子兵法、沟垒学、弹道学、军制学、野外勤务、步兵操典等，多是请德国洋教员上课；文化课设国文、算术、几何、三角、地理、格致等，宋骁飞还把淮军大将张树声、刘铭传、北洋水师学堂的教习严复也请来给学员们上课。有时为了跟朝廷大员搞好关系，也请他们来讲课，比如刘坤一。
宋骁飞还想要一首“校歌”，徐世昌果然是个不折不扣的人才，不仅工于书法绘画音律，打油诗也写得相当不错，马上结合军官学校的授课特点，写了一首打油诗：
朝廷欲将太平大局保，将军统领遵旨练新操。
第一立志要把君恩报，第二功课要靠官长教。
第三行军莫把民骚扰，我等饷银皆是民脂膏。
第四品行名誉要爱好，第五同军切莫相争吵。
方今中国文武学堂造，不比市井蠢汉逞粗豪。
各营之中枪队最为要，望牌瞄准莫低亦莫高。
炮队放时须要看炮表，安放药引须按度数标。
轻炮分工不愁路窄小，重炮车载马拉不觉劳。
马队自己须将马养好，检点蹄铁切勿伤分毫。
临敌侦探先占敌险要，我军酣战从旁速包抄。
工程一队技艺须灵巧，陆地筑垒遇水便搭桥。
辎重队里事事算计到，衣粮军火缺乏不需焦。
宋骁飞一看，很押韵，朗朗上口，也不假大空，挺好！于是把“第一立志要把君恩报”改为“第一立志要把亲恩报”，选择了普鲁士军歌《德皇威廉练兵曲》的曲调，来为这首打油诗谱曲，把它编成了北洋陆军军官学堂的“校歌”，让每个入校的军官第一件事，就是把这首歌记牢唱熟,这成了北洋军官耳熟能详的“三项纪律八大注意”歌。
在武器装备上，宋骁飞请李凤苞在德国购置过山炮、半陆路炮，步兵骑兵则买来复枪、毛瑟枪等，连美国工程师马克沁在1883年设计的马克沁重机枪，也不惜托容闳找关系花血本买了一挺。宋骁飞还给军官们买了时表、双筒望远镜、雨衣雨帽、洋鼓洋号。全部采用新式练兵方法。
宋骁飞还对其中一些操练的细节，根据他在现代军校学的东西，进行了修正，比如“开快步走”改成“起步跑”，“向前望”改成“向前看”，装枪前不喊预备，直接喊“装枪”，一切以简单实用为原则。
宋骁飞对第一批学员倾注了巨大的心血，对段祺瑞、冯国璋、王士珍都格外照顾，比如段祺瑞的弟弟妹妹在合肥老家，宋骁飞派人把他们接到天津，还赠送了一套住宅给他们。冯国璋家里缺钱，宋骁飞一出手就是一百两纹银，雪中送炭。王士珍和寡母住在一起，他的母亲年事已高，有眼疾，宋骁飞派人去给她找最好的郎中，还让马格里介绍西医给她治好了白内障，段祺瑞、冯国璋、王士珍对宋骁飞誓言效忠。
对其他学院，宋骁飞也用心良苦，每一次发学饷，他都亲自去送到每一个学员的手里，对他们嘘寒问暖，看看他们家里有什么困难，能帮助解决的尽量解决，日子久了，宋骁飞几乎都能叫得上每一个人学员的名字，这些学员一看这将军跟以前压榨他们油水的长官有天壤之别，对宋骁飞也死心塌地。
宋骁飞以徐世昌、冯国璋、段祺瑞、王士珍为骨干，给军官学员始终灌输一种集体思想，培养他们的荣誉感：“我们都是北洋一期的生死兄弟，生是北洋的人，死是北洋的鬼”。
第一批学员大都出身卑微，训练刻苦，不久，就小有所成，出操用炮，也有模有样了。宋骁飞觉得时机成熟了，就请李鸿章来陆军军官学堂视察。李鸿章到了校门处，看到“升官发财请往他处，贪生怕死莫入此门”的对联，不禁拍了拍宋骁飞的肩膀，大赞“后生可畏”，再看学员们的会操，想起了自己当年练淮军的情景，不禁夸赞宋骁飞“将来必青出于蓝而胜于蓝”。
宋骁飞知道李鸿章从安徽合肥农村走出来，现在成了大清帝国的头号汉臣，他本人就是一个传奇，是军官学员们人人欲效仿的偶像，所以趁机请李鸿章作重要讲话，李鸿章犹豫了一会，觉得自己确实有很多话想要讲，便答应了。
当时，练兵场的天空飘起了小雨，一千多个学员站得笔挺，在雨中听完了李鸿章慷慨激昂的演讲，这一场“师夷长技以制夷”的演讲至今仍然振聋发聩：“老夫窃惟欧洲诸国，百十年来，由印度而南洋，由南洋而中国，闯入边界腹地，凡前史所未载，亘古所末通，无不款关而求互市。我皇上如天之度，概与立约通商，以牢笼之，合地球东西南朔九万里之遥，胥聚于中国，此三千余年一大变局也。我朝处数千年未有之大变局，窃以为天下穷则变，变则通。中国士夫沉浸于章句小楷之积习，以致所用非所学，所学非所用，中国文武制度，事事远出西人之上，独火器万不能及。故以为中国欲自强，则莫如学习外国利器；欲学习外国利器，则莫如觅制器之器，师其法而不必尽用其人，欲觅制器之器与制器之人，则或专设一科取士，中国但有开花大炮轮船两样，西人即可敛手！火炮之利，有赖诸君了！”
北洋陆军军官像宋骁飞在中国埋下的可燎原的星星之火，使他在淮军中的多了“校长”这一称呼，入陆官学堂者，都成了他的学生。李鸿章还为宋骁飞请功嘉奖，慈禧太后封宋骁飞为正二品的总兵，赏赐黄马褂一件。