中华民国成立以后，全面实行国民教育。民国元年（1912）初，南京临时政府教育部颁布《普通教育暂行办法通令》《普通教育暂行课程之标准》。9月3日，颁布《学校系统令》，即“壬子学制”（1912年为壬子年）。民国二年（1913），陆续发布各级各类学校法令，逐步形成一个新的学制系统，统称“壬子癸丑学制”（1913年为癸丑年），规定教育分为普通教育、师范教育和实业教育三个系统，其中普通教育分为初等教育7年、中等教育4年、大学教育6至7年。民国十一年（1922），北京政府教育部颁布《学校系统改革令》，改革后的学制一般称为“新学制”，或称“壬戌学制”（1922年是壬戌年），其中规定初等教育7年，分为初级小学（4年，简称“初小”）和高级小学（3年，简称“高小”）两个阶段，初级和高级合办的小学称为“完全小学”（简称“完小”）。民国十八年（1929），制定《国民政府教育宗旨》，规定“中华民族之教育，根据三民主义，以充实民族生活、扶持社会生存、发展国民生计、延续民族生命为目的，务期民族独立、民权普遍、民生发展，以促进世界大同”。民国二十五年（1936），国民政府明令废止民间私塾，普遍实行新式国民教育。

——教育行政管理机构的变迁。民国初年，定西县的教育行政机构沿用清末的劝学所。民国十四年（1925），裁撤劝学所，新设教育局，负责全县教育行政管理和督察各校教育教学工作。在县教育局下，分设城区、青岚山、内官营、李家堡、鲁家沟5个学区，按照地域远近，学校划归学区辅导。民国二十三年（1934），裁撤教育局，并入县政府第三科。民国二十七年（1938），复设教育局。民国三十年（1941），改称教育科。民国三十六年（1947），改称第四科，机构设置、人员编制均无变动。民国时期，教育局（科）最初设在县城东关白衣寺（今永定路街道司法所）。民国三十年（1941），迁入县门街县政府院内（今敬东厂）。

——学校管理及校长聘任制度。民国时期，小学的设立与变更等事项，由县级行政机关决定。县立小学由县级教育行政机关管理。乡镇小学成立董事会，私立小学成立校董会。校长全面管理学校事务，下设教务（教导）主任、事务（总务）主任。民国二十八年（1939），教育部颁布《训育纲要》，对初等教育实行“管教养卫”“政教合一”的国民教育制度，实施“一乡一保一校”原则，凡乡（镇）设中心国民学校，保设国民学校，校长一般由各乡（镇）长、保长兼任，实行中心国民学校辅导保国民学校的管理体制。民国时期，各乡（镇）中心国民学校校长由县长委任，保国民学校校长由县教育局（科）指任，所有教师均由校长延聘。

——教师队伍不断发展壮大。民国时期，全县教育事业随着新思想、新文化的传播逐渐发展，教师队伍不断得以壮大。民国初年设立的学校，教师多为清末私塾课读的当地秀才，也有新式学堂毕业的学生和在私塾读书程度较好的部分青壮年。到了民国后期，全县小学教师主要来自兰州、陇西、临洮等师范学校，以及兰州中学、县立中学等；县立中学教师以大学专科毕业者居多。民国三十八年（1949）春，全县有教职员工304人，其中中学30人，小学274人。

——小学、幼儿教育逐步发展。民国二年（1913），育英学堂改建为县立高等小学校，内官营香馥寺私塾改建为西区县立高等小学校，李家堡、宁远店及通安驿三处私塾改建为南区县立高等小学校及初等小学校。民国五年（1916），原毗卢寺义学改建为西区县立初等小学校。此后，在县城及各区陆续创办国民小学。民国二十七年（1938），在全县境内创办短期小学和初级小学65所。当年，大城小学毕业生37人，除7人未报考外，其余全部考入兰州中学或兰州师范学校，一时名扬省城。民国三十六年（1947），定西县被确定为小学教育实验县，实验小学设在西关。民国三十七（1948），县政府制定《强迫学龄儿童及失学民众入学暂行办法》。民国三十八年（1949）八月，即定西县和平解放前夕，全县有中心国民学校20所，保国民学校75所，在校学生6637人。民国时期，定西县的幼儿教育附设在小学完成。先后在南安镇第一中心国民学校（今大城小学）、东关保国民学校（今东关小学）、县立实验中心国民学校（今西关小学）、锦屏镇第一中心国民学校（今内官营中心小学）等25所小学附设幼稚班，采用复式教学法进行幼儿教育。

——中学教育在艰难创业中发展。定西县创办中学始于民国三十年（1941）。当时，热心地方教育事业的本籍人士康平侯、王墨林、景艺林等人，会同地方士绅积极倡议，申请筹建县立初级中学（今定西市第一中学前身）。当年5月8日动工兴建，5月18日（以该日为校庆纪念日）正式成立。建校占用大城小学校址，大城小学迁入城隍庙内。当年秋季，该校正式招生。省政府委派甘肃学院教育系毕业生陈浩为首任校长，邀请国民政府监察院院长于右任题写校牌和礼堂匾额。民国三十四年（1945），增设高中部。时任校长陈珍克服各种困难和阻力，坚持招收高一新生，亲任数学、物理、化学课程，并从社会各界聘请文科兼职教师。至此，全县始有完全中学。此后，陆续聘请杨见三、朱鼎、张祖训、冯麟、马玉堂、陈范邱等来校任教，从而不断得到发展。民国三十八年（1949）六月，该校高中部3班，初中部6班，在校学生219人；有教职员工30人。8月14日，定西县和平解放。9月，学校迁至西门外南山根旧营房（今定西市第一中学校址）。

——师范教育和民众补习教育。民国三十二年（1943），县立初级中学附设国教师资班。民国三十三年（1944）八月，国教师资班改办为三年制简易师范班。民国三十五年（1946），简易师范班不再招生。至民国三十六年（1947），前后共毕业三届三班学生。在民众补习教育方面，民国二十二年（1933），创办“第一民众学校”，成立民众图书馆。民国二十五年（1936），成立教育会。民国二十七年（1938），执行《实施失学民众补习教育办法大纲实施细则》，创办大量短训学校。民国二十九年（1940），实施《中心国民学校、保国民学校办理社会教育要点》，除设置成人班、妇女班外，兼办其他各项社会教育。民国三十年（1941），召开战时教育推行委员会会议，举办战时民众教育。民国三十四年（1945），按照部颁《机关团体办理民众学校办法》《普及失学民众识字教育计划》，创办民众学校，推行失学民众识字教育。民国三十五年（1946），按照《普及失学民众识字教育分年实施计划》《机关团体办理民众学校办法及开办学校规则》，强化民众教育。民国三十六年（1947），落实《甘肃省实施失学民众补习教育暂行办法》，全县办理四期失学民众识字教育，共计毕业28800多人。民国三十七年（1948），民众教育馆创办《民众壁报》（后改为《民众新闻简报》）。民国三十八年（1949），裁撤民众教育馆，业务归入县政府第四科。

——教育经费的筹措和管理。民国时期，全县教育经费有学田学租、国家拨款、地方筹措、捐资助学等形式。民国初期，各级各类学校办学经费在学田租粮、学产租金中开支。从三十年代起，执行《甘肃省各县整理学田出租暂行办法》《甘肃省各县市劝捐寺庙祠财产充作国民学校基金办法》《国民学校及乡（镇）中心学校筹集基金奖励办法》《限制各级学校缴收报名费办法》《各级学校及其他教育机关劝募救国公债办法》等，县立中小学经费一律由县财政统一拨发。民国三十五年（1946），全县召开公教公产会议，成立公教公产整理委员会，并规定整理各项办法、公教公产项目及公有款产奖励办法。民国时期，为了改善办学条件，培养地方人才，历任县长彭楚城、赵文焕、王尚仁等县府官员身体力行，朱心泉、康平侯、陈珍等地方人士慷慨解囊，定西天主教堂、佛教协会等团体积极参与捐助。特别是在筹建县立中学高中部之际，水梓、邓宝珊等社会各界人士94人集体署名倡议，向全省发出《定西县立中学募捐基金启事》，为定西中学的可持续发展奠定了良好的社会舆论和坚实的物质基础。