天津的南开中学是1904年在严氏学塾的基础上，仿照欧美近代教育制度创办的私立学校，位于天津南开区南开四马路，校舍的建筑风格师法英国，而校内的教育制度则仿袭美国，学制四年。创办人、校董严修，号范孙，在清朝做过翰林和学部侍郎，思想比较开明，校长张伯苓是著名教育家，他从北洋水师学堂以第一名毕业，又到了日本欧美考察过，办教育很认真。建校之后，教育经费来自美国的教会，英语老师和数学老师是从英国请来的，南开学校的学术空气比较浓厚，教育作风也很民主，在当时是一所不错的学校。
  1913年2月，周恩来随伯父一起从辽宁搬到天津。8月16日，参加南开中学入学考试，8月19日报到入学，编在一年级己三班（以后改为丁二班）就读。
  那时南开中学的学制是初中两年、高中两年。从1913年8月至1917年6月，整整四年间周恩来一直在天津南开中学学习，并且住宿在学校里过着集体生活。那样的年龄，正是一个年轻人思想性格形成的关键时期。从当时看，南开中学的教育是进步的，有特色的，学校在各方面都要求严格，积极倡导开展课外活动，这些教育对周恩来产生的影响是不可忽视的。南开学校的校长张伯苓说：“周恩来是南开最好的学生。”
  在南开学校内，竖立着一面大立镜，镜子上方有刻在木匾上的“容止格言”，学生们每天上学来都要根据客止格言的规定，面对大立镜检查自己的仪容和举止，容止格言共四十个字，由教育家南开学校的创始人严范孙先生亲自书写，全文为“面必净，发必理，衣必整，钮必结，头容正，肩容平，胸容宽，背容直；气象：勿傲，勿暴，勿怠；颜色：宜和，宜静，宜庄。”意思是说：作为一名学生，脸一定要洗干净，头发一定要梳理整齐，衣服一定要穿整洁，钮扣一定要系上，头要正，双肩要平，胸要挺起，后背要直。气象是指精神面貌，不要骄傲，不要浮躁，不要懈怠。颜色是指仪容举止应该温和，应该安静，应该庄重。作为南开的学生，周恩来终其一生，都始终保持着这种从外表到内在完全一致的形象和气质。
  周恩来在校期间的学习成绩很优秀，国文和数学的成绩尤为突出。1916年5月6日，在全校组织不分年级的作文会考中，周恩来所写的作文《诚能动物论》，受到国文老师的嘉奖，评选结果名列第一，校董严修将有自己亲书的“含英咀华”四个大字（韩愈的《劝学篇》里提到“沈浸浓郁，含英咀华”）的奖状奖给周恩来，意思是读书学习，善于消化，能深入理解，得其精华。实有推崇奖励之意，这张奖状一直挂在教室东墙正中，全班同学都感到光荣。
  1917年4月，周恩来以优异的成绩从南开学校毕业，并以“国文最佳者”获得特别奖。他的毕业证书上写着：“中学部学生周恩来，年十九岁，浙江省绍（兴）县人，于中华民国六年六月业将功课肄习完毕，计得毕业分数八十九分七二。”
  周恩来后来回忆南开学校的教育时说：“南开的教育，是正常而自由的。”“南开有集会结社自由。”学校倡导学生社团活动，着眼于锻炼学生的办事能力，增强服务社会的本领。