Văn Miếu được lập dưới thời Lý Thánh Tông, năm Canh Tuất niên hiệu Thần Vũ thứ 2 (1070) là nơi thờ Khổng Tử, Chu Công và Tứ Phối (bốn học trò xuất sắc của Khổng Tử là Nhan Tử, Tăng Tử, Tử Tư và Mạnh Tử), và Thất thập nhị hiền (72 nhà Nho tiêu biểu được tôn lên bậc Hiền triết), đồng thời là nơi Hoàng Thái tử Lý Càn Đức tới học. Quốc Tử Giám được lập dưới thời Lý Nhân Tông, năm Anh Vũ Chiêu Thắng thứ 1 (1076) là nơi để quan viên văn chức biết chữ và con em Hoàng gia, Đại thần ở Kinh đô đến học. Khi mới thành lập, quy mô của Văn Miếu - Quốc Tử Giám còn khiêm tốn nhưng theo đà phát triển của vị thế Nho giáo trong xã hội, Văn Miếu – Quốc Tử Giám dần được quan tâm, tu sửa mở rộng hơn. Đến thời Trần, dù Phật giáo vẫn còn phát triển mạnh, dù rất bộn bề bởi các cuộc kháng chiến chống quân Nguyên Mông, nhưng các vua Trần vẫn quan tâm đến Văn Miếu - Quốc Tử Giám và việc giáo dục Nho học. Năm 1236, triều đình lấy Phạm Ứng Thần giữ chức Thượng thư kiêm Đề điệu Quốc Tử viện để trông nom công việc học tập tại Quốc Tử viện. Triều đình cho trùng tu Quốc Tử viện vào năm 1243, xuống chiếu tô tượng Chu Công, Khổng Tử, Mạnh Tử vào năm 1253 để thờ và cho vời nho sĩ trong nước đến Quốc Tử viện giảng Tứ thư, Lục kinh. Việc lập Quốc Tử viện (Giám (trường) được đổi thành viện) làm nơi học tập cho quan viên biết chữ ở các địa phương và con em nhà vua, quan đại thần ở kinh đô đánh dấu sự trưởng thành cũng như vai trò to lớn của Văn Miếu - Quốc Tử Giám trong thời kỳ này. Văn Miếu thời Trần đã được tu sửa khang trang đẹp đẽ.

Năm 1272, nhà vua xuống chiếu cho tìm người tài giỏi, đạo đức, thông hiểu kinh sách (Tứ thư, Ngũ kinh) giữ chức Tư nghiệp Quốc Tử Giám (người đứng đầu trường Quốc Tử Giám). Dưới thời vua Trần Minh Tông (1314-1329), thầy giáo Chu Văn An (người làng Thịnh Liệt, Thanh Trì, Hà Nội) được triều đình cử giữ chức Tư nghiệp Quốc Tử Giám. Ngoài Tư nghiệp ra, tại Quốc Tử Giám còn có học quan khác là Trợ giáo như Trợ giáo Đoàn Xuân Lôi…

Dưới thời Trần, Văn Miếu vẫn là nơi thờ Khổng Tử, Chu Công, Tứ phối và Thất thập nhị hiền. Sau này, triều đình cho phối thờ thêm Tư nghiệp Chu Văn An (1370), Trương Hán Siêu (1371) và Đỗ Tử Bình (1380). Đây là trường hợp đặc biệt, thể hiện rõ tư tưởng tự chủ, tự cường của Quốc gia Đại Việt bấy giờ, đồng thời cũng là nét rất riêng của Văn Miếu - Quốc Tử Giám.

Thời Hồ, Văn Miếu – Quốc Tử Giám không có nhiều thay đổi.