Tanzimat'la beraber her alanda atılmaya başlanan yenileşme adımları eğitime de yansımıştır. Yeni açılan bu okullara öğretmen yetiştirmek amacıyla İstanbul Fatih'te 16 Mart 1848 tarihinde Dârülmuallimîn-i Rüşdî açılmıştır. İlk öğrencileri ve hocaları daha çok medrese kökenlilerden oluşuyordu. Ayrıca bazı dersler asker kökenli hocalar tarafından verilmiştir. Okulun, başlangıçta üç yıl olan öğretim süresinde, ilerleyen tarihlerde değişimler olmakla birlikte genellikle üç yılda karar kılınmıştır.

İlk müdürü Denizlili Yahyâ Efendi'dir. Ondan sonra Ahmed Cevdet Efendi (sonradan Paşa) müdür olarak atanmıştır (1850). Ahmed Cevdet bir nizamname hazırlayarak (1851) öğretmen yetiştiren bu kurumu sağlam temeller üstünde inşa etmek istemiştir. Okulu kurumsal bir yapıya kavuşturan nizamnamede müfredat, eğitim öğretim süresi, öğrenci kontenjanları ve öğrenci alım süreçleri, öğrencilere verilen burslar, mezuniyet sonrası aşamalar ele alınmıştır. Dârülmuallimîn Nizamnamesi ile yeni açılan okullara ancak Dârülmuallimîn mezunlarının atanacağı öngörülmüşse de hızla artan rüştiyelere öğretmen yetiştirebilmek için 1860'lardan sonra geçici olmak kaydıyla alan dışından atama uygulaması başlamıştır. Bu uygulama sonradan kalıcı hale gelmiştir (bk. Dârülmuallimîn Nizamnamesi).

1860'lı yıllardan itibaren ıslah edilen sıbyan mektepleri ibtidâî mektebe dönüşmüş ve buralarda usûl-i cedit ile eğitim verilmeye başlanmıştır. İbtidâî mekteplerin programına coğrafya, hesap, tarih gibi derslerin eklenmesi planlanmıştır. Bu yöntemle eğitim yapacak öğretmenlere ihtiyaç duyulduğundan Dârülmuallimîn bünyesinde bir başka öğretmen yetiştirme bölümü sayılabilecek Dârülmuallimîn-i Sıbyan açılmıştır (1868). Bu okul günümüz ilköğretim öğretmenliğinin (sınıf öğretmenliği) temeli sayılır.

Dârülmuallimîn-i Sıbyan'ın eğitim süresi iki yıldır. Burslu talebe kabul eden okulun ilk müdürü Mehmed Cevdet Efendi'dir. Değişik tartışmalar yüzünden Dârülmuallimîn-i Sıbyan üç sene sonra kapatılmıştır. Fakat 1872 yılında yeniden açılmış, müdürlük görevi tekrar Mehmed Cevdet Efendi'ye verilmiştir. Usûl-i cedit üzere ders verebilme yeterliliğinde olan Mehmed Cevdet Efendi bu okulda hocalık ve müdürlük görevini 1877 yılına kadar sürdürmüştür.

1869 yılında Osmanlı eğitim sistemini geniş kapsamlı bir şekilde düzenleyen Maârif-i Umûmiye Nizamnamesi ilan edilmiştir. Nizamnameye göre, İstanbul'da rüşdî, idâdî ve sultânî şubeleri olan nitelikli öğretmen yetiştirecek bir okulun açılması öngörülmüştür. Dârülmuallimîn-i Sıbyan, Dârülmuallimîn-i Âliye'nin alt birimi olarak düşünülmüş, fakat ayrı bir müdürün idaresinde teşkilatlandırılmıştır. Planlanan Dârülmuallimîn'in idâdî şubesi 1876 senesinde açılabilmiş, sultânî şubesi ise hiç açılmamıştır. Böylece Dârülmuallimîn-i Âliye projesi tam olarak gerçekleştirilememiş, nizamnameden önce kurulan rüştiye kısmı ve teşkilat dışında kalan sıbyan şubesi eğitim öğretim faaliyetlerini yürütmeye devam etmiştir.

Dârülmuallimîn-i Sıbyan diğer dârülmuallimînlere göre ülke geneline daha çok yaygınlaştırılmıştır. Hatta ortaokul, lise kademelerine göre sayısal olarak daha fazla olan ilkokulların ülke çapında yeni usullere uyum sağlaması için açılması planlanan taşra öğretmen okullarına da öğretmen yetiştirme görevini üstlenmiş, bu amaçla hizmet içi eğitim faaliyetleri gerçekleştirmiştir. Keza 1874 yılında İstanbul, Eyüp, Galata ve Üsküdar'daki sıbyan mektebi öğretmenlerine yeni eğitim öğretim modellerini öğretmek üzere Dârülmuallimîn-i Sıbyan'a bağlı Numune Mektebi açılmıştır. 1882'de de benzer bir uygulama yapılmış, hizmet içi eğitim vermek ve kısa sürede sıbyan mektebi öğretmeni yetiştirmek amacıyla Dârülameliyat açılmıştır.

Taşrada öğretmen yetiştirilmesi için ise taşra dârülmuallimînlerinin açılması yönünde 1872 yılından itibaren girişimler olmuştur. Nitekim 1873 yılında Bosna'da bir dârülmuallimînin varlığı bilinmektedir. 1874-1875 yıllarında Girit ve Konya'da dârülmuallimîn açılmıştır. Taşra öğretmen okullarının sayıları II. Abdülhamid döneminde arttırılmış. 1880'li yıllardan itibaren Edirne, Kosova, Manastır, Aydın, Bolu, Bursa, Halep, Maʻmûretülazîz, Erzurum, Sivas, Amasya, Musul ve Van dârülmuallimînleri faaliyete geçmiştir.

Taşra dârülmuallimînleri iki yıllık olup genellikle sıbyan şubesini barındıran okullardır. Nadiren de olsa rüştiye kısımlarının açıldığı da olmuştur. 1910'da Diyarbakır, Konya, Ankara ve Üsküp dârülmuallimînlerinin rüştiye şubesinin varlığı bilinmektedir.

Maârif-i Umûmiye Nizamnamesi'nde açılması planlanan idâdî (lise düzeyi için öğretmen yetiştirecek şube) şubesi ancak 1876 yılında iki yıllık olarak nizamnamede öngörüldüğü şekliyle edebiyat ve ulum bölümlerinden oluşmuştur. Ancak edebiyat ve ulum bölümlerine taksim edilmeden tek bölümlü olarak eğitim öğretime başlamıştır. İdâdî şubesi uzun ömürlü olmamış ve 1880 yılında kapatılmıştır.

Dârülmuallimîn 1886-1887 döneminden itibaren leylî (yatılı) olarak teşkilatlandırılmış, talebelerine burs verilmiştir. 1891 yılında 1869 tarihli Maârif-i Umûmiye Nizamnamesi'nin Dârülmuallimîn ile ilgili kısmını yeni ihtiyaçlara göre değiştiren ve yirmi bir maddeden oluşan yeni bir nizamname yayımlanmıştır. Nizamnamede Dârülmuallimîn, ikişer yıllık olmak üzere bir müdür yönetiminde ibtidâiye, rüştiye ve âliye şubelerine bölümlenmiş, âliye şubesi edebiyat ve fünun kısımlarına ayrılmıştır.

1869 Maârif-i Umûmiye Nizamnamesi'nde tasarlanan ama gerçekleştirilmeyen şubeleşmede rüştiye şubesinden diğer şubelere yukarıya doğru geçişe izin verilmiştir. Lakin sıbyan şubesinden rüştiyeye geçişe izin verilmemiş, rüştiyenin öğrenci kaynağı medrese öğrencilerinden karşılanmaya devam edilmiştir. Bu sebeple rüştiye şubesini besleyecek ve sıbyan mezunlarının bir üst kademeye geçişini sağlayacak sistem getirilmiştir. 1891 yılında sıbyan şubesi "ibtidâî" şeklinde adlandırılmış, bu şube Dârülmuallimîn teşkilat yapısı içerisine alınmış, ibtidâiyeden rüştiyeye, rüştiyeden âliye şubesine öğrenci geçişi sağlanmıştır. Böylelikle her şubenin öğrencisi kendi şubesinin kademesine uygun okullarda öğretmenlik yapma hakkı yanında bir üst şubeye geçebilme imkânını da elde etmiştir. Böylece Dârülmuallimîn ikişer seneden altı yıllık öğretmen yetiştiren kurum halinde teşkilatlandırılmıştır.

Bursluluk usulü devam ettirilerek, ibtidâî talebesine aylık elli, rüştiye talebesine yetmiş beş, âliye talebesine ise 100 kuruş burs verilmesi planlanmıştır. 1899 ve 1900 yıllarında öğrenci bursları için ibtidâî şubesine 40, rüştiye şubesine 60, âliye şubesine 80 kuruş ayrılmıştır. Her şube öğrencisine bir defaya mahsus olmak şartıyla ders kitaplarının ücretsiz verilmesi de nizamname maddeleri arasına eklenmiştir. Öğrenci kontenjanları 1891 yılında 140 kişi ile sınırlandırılmış, bunun altmışı ibtidâiye, kırkı rüştiye, kırkı âliye şubesine ayrılmıştır.

1891 nizamnamesi gereğince ibtidâî şubesine girecek olanlar sarf, nahiv, Türkçe okuma ve imla derslerinden sınava tâbi tutulacaklar, iyi ahlak sahibi olacaklar, yirmi yaşından küçük, otuz yaşından büyük olmayacaklar, sakat ve malul bulunmayacaklardır. Aynı nizamnamede rüştiye şubesi iki yıla düşürülmüş, şubeye ibtidâiye mezunları ya da idâdî mezunlarından ahlaklı, yirmi yaşını doldurmuş öğrenciler kabul edilmiştir. Bahsi geçen kurumlardan mezun olmayıp da okula girmek isteyenler olduğu takdirde adayların ibtidâiye seviyesinde olduğunu ispatlamaları için sınava girmeleri gerekmiştir.

II. Meşrutiyet'ten (1908) sonra ibtidâî ve rüştiye şubesinde değişikliğe gidilmiştir. İbtidâî şubesi Dârülmuallimîn teşkilat yapısından ayrılmış, üç yıllık bir okul olarak yeniden teşkilatlandırılmıştır. Rüştiye şubesinin yerine de mahreç şubesi oluşturulmuştur. Kısa süreli de olsa Dârülmuallimîn yapısı dışına çıkarılan ibtidâî şubesi 1910-1911 dönemi itibariyle yeniden Dârülmuallimîn bünyesine alınmıştır. 1913 yılında ise ibtidâîler ile rüştiyeler mekâtib-i ibtidâîye adı altında ilköğretim kademesi olarak birleştirilmiş ve Dârülmuallimîn ıslahı devam ettirilerek mahreç şubesi kapatılmıştır.

1891 nizamnamesinde fünûn ve edebiyat bölümleriyle kurulan âliye şubesinin bölümlü yapısı sonradan kaldırılmış (1896-1897) ve eğitim öğretim süresi üç yıla çıkarılmıştır. Bu uygulamadan 1900-1901 döneminde vazgeçilmiş, şube eski yapısına döndürülmüştür. 1908'de, âliye şubesi için önemli bir karar alınmıştır. Karar gereği şube öğrencileri bazı derslerini Dârülfünun'da almaya başlamışlardır. Öğrencilerin iki farklı kurumda ders görmeleri ekonomik görülmemiş ve 1909 yılında âliye şubesi kapatılarak öğrencileri tamamen Dârülfünun'a kaydırılmıştır.

Âliye şubesi 1910 yılında tekrar açılmış ve Mustafa Sâtı Bey, bütün şubelerin müdürlüğüne getirilmiştir. İstanbul'daki Dârülmuallimîn mezunlarından taşradaki öğretmen okullarına öğretmen ataması yapıldığı gerekçesiyle, 1912'de okul Dârülmuallimîn-i Âliye olarak adlandırılmış ve okula yüksekokul statüsü verilmiştir. 1908'de alınan kararla âliye şubesi için sağlanamayan istikrar, 1915 nizamnamesinden sonra sağlanabilmiştir.

5 Temmuz 1915 tarihinde, bu tarihten 1930 yılına kadar yürürlükte kalacak olan Dârülmuallimîn ve Darülmuallimât Nizamnamesi yayımlanmıştır. Nizamnamede Dârülmuallimîn, üç yıllık ibtidâî, iki yıllık ihzârî, dört yıllık âlî olmak üzere üç şubeye ayrılmıştır. 1891 yılında da sağlanan alt kademeden üst kademeye geçiş usulü devam ettirilmiş, ibtidâî şubesinden âlî şubesi mezuniyetine kadar bir öğrenciye on senelik bir okuma süresi belirlenmiştir. Dârülmuallimîn-i Âlî'nin şubeleri edebiyat, tabiat ve riyaziyat bölümlerinden oluşturulmuş, mezun olan öğrencilere rüştiye ve idâdîler ile Dârülfünun'da da muallim olma hakkı tanınmıştır. Âlî şubesi eğitim öğretim takvimi ve sınav dönemleri bakımından Dârülfünun'a bağlanmış, son senesinde meslek dersleri okutulmuş ve staj uygulamaları gerçekleştirilmiştir. 1915 nizamnamesiyle birlikte Dârülmuallimîn'in ibtidâî şubesi mezunlarına ibtidâîlerde öğretmenlik yapma, ihzârî şubesi mezunlarına ise dârülmuallimîn-i ibtidâîlere öğretmen ve tedrîsât-ı ibtidâiye müfettişi olma hakkı tanınmıştır. Nizamname dahilinde alınan karar gereği taşra dârülmuallimînleri ise sadece ibtidâî kısmından oluşturulmuştur. Ayrıca Dârülmuallimîn'e bağlı olarak bir senelik eğitim öğretim süresi olan Terbiye-yi Bedeniye Mektebi açılması planlanmıştır.

1915 nizamnamesi gereği Dârülmuallimîn'e kabul edilecek öğrencilerin herhangi bir bulaşıcı hastalığının, fiziksel bir sorununun olmaması gerekli görülmüş, ibtidâî şubesine girecek olanların yaşlarının on altıdan küçük, on sekizden büyük olmaması, ibtidâî mezunlarının bu şubeye sınavsız alınması, eğer aday ibtidâî mezunu değilse sınavla bilgi seviyesinin bu derecede olduğunu ispatlaması gerekmiştir. İhzârîye girmek isteyenlerin yirmi beş yaşından büyük olmaması, Dârülmuallimîn-i İbtidâî'den mezun olup da en az iki yıl görev yapmışların sınavsız olarak kabulü uygun görülmüş, âlî şubesine ise yaş olarak yirmi beşi aşmamak şartıyla ihzârî kısmından veya sultânî mezunlarından sınavsız geçiş sağlanmasına imkân verilmiştir. Bahsi geçen mezuniyetleri olmayanlar o derecede bilgili olduklarını yapılacak sınavla ispatlarlarsa okullara kabullerine izin verilmiştir. Öğrenciler mezun olduktan sonra on sene zorunlu hizmete tâbi tutulmuşlardır.

İbtidâîden 1902 yılında elli öğrenci, 1919 yılında 118 öğrenci, rüştiyeden 1899-1902 arasında 331 öğrenci mezun olmuştur. Âlî şubesinden ise ilk mezunlarının verildiği 1892 yılından Dârülfünun'a geçiş sürecine kadar toplamda 238 öğrenci mezun olmuştur. Mezunlar ibtidâîlerde, rüştiyelerde, idâdîlerde, numune mekteplerinde, taşra öğretmen okullarında ve kendi okullarında görev yapmışlardır. Ayrıca mutasarrıflık ve valiliğin yanında Maarif Nezareti'nde de çeşitli görevler üstlenmişlerdir. Cumhuriyet tarihinin önemli simalarında Hasan Âli Yücel ve Şemsettin Günaltay âlî şubesi mezunlarındandır.

Dârülmuallimînler Cumhuriyet döneminde de devam etmiş, İstanbul Dârülmuallimîn-i Âliyesi'nin ibtidâî şubesi ve taşra dârülmuallimînleri "ilköğretmen okulu" adıyla 1924 yılından sonra eğitim öğretim faaliyetlerine devam etmiştir. II. Meşrutiyet'ten sonra değişikliğe uğrayan rüştiye şubesi, 1923 yılında yeniden teşkilatlandırılarak "orta dârülmuallimîn" olarak kurulmuş fakat çok uzun ömürlü olmamış ve kısa bir deneme sürecinde kalmıştır. 1924'te âlî şubesi ve orta dârülmuallimîn şubeleri kaldırılmış, ortaöğretime öğretmen yetiştirmek amacıyla Yüksek Muallim Mektebi (sonradan Yüksek Öğretmen Okulu) müstakil bir okul olarak açılmıştır. Böylece Cumhuriyet döneminde öğretmen okulları Osmanlı mirası olarak devam etmekle birlikte İstanbul Dârülmuallimîn-i Âliyesi bünyesinde olan şubeler ayrı müdür yönetiminde müstakil öğretmen okulları olarak teşkilatlandırılmıştır.

Osmanlı'dan Cumhuriyet'e dârülmuallimînler her düzeyden öğretmen yetiştirerek eğitim bilimlerinin gelişmesine katkı sağlamıştır. Müfredatlarına bakıldığında dersler genel kültür ve alan bilgisi içerikli tarih, coğrafya, dil bilgisi, matematik, fen bilgisi bağlantılı dersler mevcuttur. Bu derslerin dışında okutulan öğretmenlik meslek dersleri de önemlidir. Dârülmuallimîn ilk açıldığı yıllarda müfredatında Farsça, hesap (aritmetik) ve coğrafya dersleri yer almıştır. 1851 nizamnamesinde bu derslerin yanına heyet (astronomi), mesaha (yüzeyler ve cisimlerin alan, hacim ölçümü), usûl-i ifade ve talim (ders verme ve öğretim yöntemi) eklenmiştir. Ahmed Cevdet Efendi tarafından hazırlanan nizamname ile muallimlik profesyonel bir meslek olarak planlanmıştır. Fakat Dârülmuallimîn için istikrarlı bir müfredat uygulandığı söylenemez. Müfredatta yer alan derslerin düzenli bir şekilde okutulmadığı, müfredata göre değil okulun öğretmen kadrosuna göre derslerin okutulduğu iddia edilmiştir. Özellikle genel öğretim yöntemleriyle ilgili "usûl-i tedris" derslerinin, Dârülmuallimîn müfredatlarında ilk zamanlarda yer alsa da sonradan çıkarıldığı ve uzun süre yeniden konulmadığı Muallim Cevdet tarafından ifade edilmiştir.

Usûl-i talim ve terbiye derslerinde sadece yöntemle ilgili konular yer almamış, farklı açılardan talebenin gelişimi, ahlak, sağlık, beden eğitimi, biyolojik ve psikolojik gelişim gibi konuların da yer aldığı bütüncül bir eğitim bilimleri halinde kurgulanmıştır. Dârülmuallimîn tecrübesinin önemli kazanımlarından biri Türkiye'de pedagojik, meslekî çok sayıda eserin ortaya çıkmasıdır. Eser vermede eğitim bilimleriyle ilgili yazarlardan Selim Sâbit Efendi, Mûsâ Kâzım Efendi, Ayşe Sıdıka Hanım, Sâtı Bey, Muallim Cevdet öncü isimler olmuşlardır.

Dârülmuallimînlerin teorik eğitim bilimi yanında modern öğretmen yetiştirilmesine de ciddi katkısı olmuş ve öğretmenliğin her bakımdan profesyonel bir meslek olması Cumhuriyet öncesinde hayat bulmuştur. Öğretmen yetiştirmede önemli bir unsur olan "tatbikat" (öğretmenlik uygulaması ve okul gözlemi) II. Meşrutiyet döneminde Dârülmuallimîn Müdürü Sâtı Bey'in öncülüğünde başlamıştır. Fransa ve Almanya öğretmen okulları incelenerek Avrupa'da yaptırılan staj usulü örnek alınmış, ilk defa İstanbul Dârülmuallimîni'nin ibtidâî şubesi için 1909 yılında uygulama okulu açılmıştır. 1915 nizamnamesiyle uygulama taşra dârülmuallimînlerinde de yaygınlaştırılmıştır.

Dârülmuallimîn hemen her düzeyde yetiştirdiği öğretmenler ve üretilen meslekî eserlerle Türkiye'de eğitimin ve eğitim bilimlerinin en köklü kurumlarından biri olmuştur. Bu kurumda yetişen öğretmenler ve diğer devlet memurları modern Türkiye'nin inşasında en aktif görevleri üstlenmişlerdir.