Osmanlı hanedanına mensup şehzadelerin ve hanım sultanların eğitimine mahsus özel bir eğitim kurumu olarak saray bünyesinde kurulmuştur. Ne zaman kurulduğu ile ilgili kesin bilgi bulunmamakla birlikte XVII. yüzyıl kaynaklarında Topkapı Sarayı'nın bölümleri arasında zikredilmektedir. Klasik dönemde mektep, sarayın Bâbüssaâde Kapısı'ndan girildiğinde Kara Ağalar Taşlığı'nın sağında yer alan iki katlı, kâgir ve çinilerle tezyin edilmiş olan Dârüssaâde Ağası Dairesi'nin ikinci katında yer almakta idi. Mektebin âmiri, dairenin de sahibi olan Dârüssaâde ağasıdır. Uzun süre burada bulunan mektep, devlet merkezinin Topkapı Sarayı'ndan modern saraylara taşındıkları XIX. yüzyılın ikinci yarısından itibaren birkaç defa yer değiştirmiştir. Bu tarihlerde müstakil bir mektep binası yerine, padişahın yaşadığı sarayda birkaç odanın şehzade eğitimine tahsisiyle yetinilmiştir.

Sultan II. Abdülhamid'in tahta çıktığı yıllarda Ihlamur Kasrı'nda olduğu anlaşılan mektep, 1880'lerde Yıldız Sarayı'ndaki iki katlı kâgir bir binaya taşınmıştır. Bu yıllarda Şehzadegân, Şehzâdegân-ı Civân-Bendegân yahut Mekteb-i Âlî isimleriyle anılmıştır. Mektepte yalnızca şehzade ve hanım sultanlara eğitim verilmeyip aynı zamanda devlet ricalinin bendegân ve zadegân olarak anılan çocukları da öğrenim görmüştür.

Bir müddet sonra II. Abdülhamid, şehzadeler için müstakil köşkler hazırlatarak dersleri kendi dairelerinde almalarını sağlamış, mektep binası ise yalnızca zadegâna ayrılmıştır. II. Abdülhamid'in mektebe getirdiği en büyük yenilik, bendegân çocuklarının mektebe kabul edilmesidir. Kendisi de şehzadelerin ders notlarını yakından takip etmiş, bazı sınavlara devlet ricalini de davet ederek bizzat katılmıştır. Haziran 1880'de Ihlamur Kasrı'nda yapılan imtihana Münif, Edhem, Gazi Osman ve Mahmud Nedim paşalar iştirak etmiştir. O sırada bu zevatın çocuklarının da mektepte olma ihtimali yüksektir. Zira mektepte vükela çocukları için de odalar ayrılmıştır.

Mektebin kabul şartları, eğitim düzeyi ve verilen dersler imparatorluk genelinde bulunan modern mekteplere nispetle farklılık göstermektedir. Dersler kalabalık sınıflarda değil özel odalarda işlenmekte farklı seviye ve yaştaki talebeler aynı anda eğitim görmekte idi. Talebenin yaşı ders programının oluşturulmasında kıstas olsa da aynı yaşta olup farklı dersler gören şehzadeler de bulunmaktaydı. Keza yaş sınırlaması olmayıp aynı anda altı yaşındaki şehzade ile yirmi üç yaşındaki şehzade birlikte eğitim alabilmekteydi. Aynı anda farklı yaşlardaki talebeler eğitim gördüğü için sınıf sistemi ve buna mukabil bir müfredat bulunmamaktaydı. Çünkü mektepte sıbyan, rüştiye ve idâdî seviyelerinde eğitim bir arada yürütülmekteydi. Buradan anlaşılan mektepte kolektif bir eğitim verilmediği, talebenin gelişimine paralel olarak belirlenen bireysel bir eğitim tercih edildiğidir. Bu da mektebin klasik sıbyan mektebi ve medrese sisteminde devam ettiğini göstermektedir.

Şehzadelerin sınav sonuçları ayrıntılı bir rapor şeklinde II. Abdülhamid'e sunulurken bu raporlarda derslerin içerikleri, şehzadelerin bulunduğu konu ve notları bulunuyordu. Şehzadeler yapılan sınavlar sonucunda aliyülâ'lâ (pekiyi), â'lâ (iyi), karîbülâ'lâ (iyiye yakın), evsat (orta) olmak üzere dört çeşit not alıyorlardı. Şehzade karnelerinde her çeşit notun görülmesi ise sınavların ciddiyetle yapılıp objektif bir değerlendirmeye tâbi tutulduklarını açıkça göstermektedir.

Şehzadeler eğitime, padişahın ve devlet erkânının hazır bulunduğu bed-i besmele merasimi ile başlarlardı. Sıbyan mektebi seviyesindeki müfredatları Kur'an-ı azîmüşşan, kırâat-i Osmâniye, esmâ-yı Osmâniye (kelime bilgisi, hicrî ve rûmî aylar), idmân-ı zihin (okuma ve şekillerin tayini), hüsnühat ve imla, tahrir ve kırâat-i erkam (rakamlar) şeklindeki temel derslerden oluşmaktaydı. Kur'an okumayı öğrendikten sonra kıraat dersinde harekeli ve harekesiz harfler ile rik'a hattı öğretilirdi.

Rüştiye düzeyindeki programları ise şöyleydi: Kur'an-ı Kerim, coğrafya, Dürr-i Yektâ, Fransızca, hesâb-ı zihnî, hesap, ilmihal, imla, muhtasar İslam tarihi, tâlîm-i Fârisî, târîh-i İslam ve Türkçe kıraat. İdâdî muadili program büyük ölçekte imparatorluk genelindeki idâdîlerle paralellik göstermekteydi: Ahvâl-i nücûm ve felekiyât, coğrafya, Dürr-i Yektâ, Fransızca, Gülistan, Halebî Sagîr, hendese, hesâb-ı mükemmel, imla, kıraat, kırâat-i fenniye, Mecmau'l-âdâb, Pend-i Attâr, sarf-ı Arabî, tilavet ve kıraat. Fransızca dersine on üç yaşında başlayan talebenin yirmi üç yaşına kadar devam etmesi bu dile verilen öneme işaret etmektedir. Farsça rüştiye seviyesinde verilirken, Arapça idâdî seviyesinde yer almaktadır. Böylece şehzadeler üç dili iyi bir düzeyde öğrenmektedirler.

Programdaki özellikle ahvâl-i nücûm ve felekiyât dersi, diğer idâdîlerde bulunmayıp medreselerde yer alan astronomi ve astroloji bilgisiyle öne çıkmaktadır. Birkaç ders dışında Şehzadegân Mektebi'nde idâdî seviyesinde eğitim alan talebelerin yaşıtlarıyla aynı dersleri gördükleri anlaşılmaktadır. Ancak özel odalarda, kişiye özel öğretim programı ve seçkin hocalar eşliğinde sürdürülen eğitimin kamuya açık okullardan daha kaliteli ve disiplinli olduğu barizdir.

Ahlak eğitiminin programda farklı dersler aracılığı ile yoğun şekilde verildiği anlaşılmaktadır. Mecmau'l-âdâb dersinde bir müslümanın hem dinî vazifelerinde hem de insanî ilişkilerinde uyması gereken âdâb-ı muâşeret kuralları öğretilir, Pend-i Attâr okumasında hayata dair öğütler verilirdi. Gülistan okumalarında da yine ahlaka dair konular işlenirdi.

Şehzadelerin müfredatları incelendiğinde dikkat çeken bir husus da kamuya açık okullarda bulunan resim ve müzik derslerinin not cetvelleri arasında yer almamasıdır. Ders olarak okumasalar da bu sanat dallarından mahrum kaldıkları söylenemez. Bilakis şehzadelerin resim ve müzik hocaları bulunmakta ve resim derslerinde yaptıkları çizimlere arşiv belgelerinde rastlanmaktadır. Ayrıca bazı şehzadelerin besteleri, bazılarının ise tabloları günümüze kadar ulaşmıştır. II. Abdülhamid'in enstrüman çalan çocuklarını bizzat dinlediği, hatalarını düzelttiği ve onları teşvik etmek adına ödüllendirdiği de hanedan mensuplarının anılarına yansımıştır.

Şehzadegân Mektebi'nin "Şehzadegân hocası" veya "Sarây-ı Hümâyun muallimi" diye isimlendirilen hocaları özenle seçilir, hatta kimi zaman yurt dışından getirtilirdi. Bunlar arasında Harputlu İshak Efendi, Hattat Mehmed Şevki Efendi, Arapça ve Farsça muallimi Osman Enverî Efendi ve Enderunlu Hafız Abdüllatif Efendi bulunmaktadır.

Şehzadegân hocaları Yıldız Sarayı'nın dışında ikamet etseler de bazılarının, muhtemelen ilerleyen yaşları veya sağlık sorunları sebebiyle sarayda ikamet etmek istedikleri de olurdu. Ayrıca II. Abdülhamid'in onlara son derece cömert davrandığı, sıklıkla madalya ve rütbelerle taltif ettiği de vakidir. Arapça hocası Oflu Hacı Ahmed Efendi, Farsça hocası Mazhar Efendi ile resim hocası İtalyan Valeri, Fransızca hocaları A. Jako ve Mösyö E. Garde efendiler madalya, nişan, rütbe ve bahşişle taltif edilmişlerdir.

Farklı tarihlerde ve farklı mekânlarda öğretim veren Şehzadegân Mektebi II. Meşrutiyet'in ilanıyla sona ermiştir. Bu tarihten itibaren şehzadeler devlet okullarına gönderilmişlerdir. Özel dersler de alan şehzadelerden Mekteb-i Harbiye ve Mekteb-i Sultânî'de okuyanların sayısı hayli fazladır. 1922 yılında şehzadeler için bir idâdî açma girişimi olmuşsa da saltanatın kaldırılmasıyla akim kalmıştır.