北宋大中祥符（1008－1017）年間，岳麓書院進入了北宋的鼎盛時期。1012年（大中祥符五年），潭州湘陰人周式上任山長。周式“學行兼善，尤以行義著稱”。岳麓書院在他的主持下，辦學規模大為擴展，學額由原來的60余人提高到“數百人”。
周式還請知州劉師道擴建齋舍，當時有譚綺作記，可惜原記不存，具體擴建情況難詳。1015年（大中祥符八年），宋真宗親自召見周式，對周式興學頗為嘉許。親書“岳麓書院”匾額。至今書院所存明代“岳麓書院”刻石，便是當年宋真宗的手跡。宋真宗感其學行義著，授周式為國子監主簿，留在朝廷效命。但周式堅請不就，乞求歸山掌教。真宗為之動容，乃贈對衣鞍馬、內府書籍，以表彰他的拳拳執教之心。在周式執掌下，岳麓書院的從學人數和院舍規模都有很大發展，遂成為天下四大書院之一。關于“四大書院”有多種說法。呂祖謙、吳澄之說是：嵩陽、岳麓、睢陽、白鹿洞。王應。麟之說是：岳麓、白鹿洞、麗澤、象山。范成大之說是：徂徠、金山、石鼓、岳麓。馬端臨之說是：岳麓、睢陽、白鹿洞、石鼓。古人眾說紛紜，我們不必拘泥于某家之言，但唯有岳麓為諸家共推，反映了古之學者對岳麓的印象是多么刻骨銘心。
北宋朝廷為了加強思想上的專制，振興衰落中的官學，拓寬科舉取士的途徑，曾展開了4次興學運動。在官學運動的沖擊之下，各地書院遭到了摧折，有的被廢棄，有的則改成了官學。同樣，岳麓書院也難逃厄運。 1097年（紹圣四年）朝廷下令廢棄岳麓書院，要將書院改為鼓鑄場。在岳麓書院面臨著生存威脅的關鍵時刻，湘陰尉朱輅冒著殺頭危險，以“鄉校不可毀”為由抗旨不行。朱輅雖官微言輕，但由于岳麓書院名聲在外，朝廷也只好作罷，岳麓書院也就幸免于難。岳麓在官學運動中不僅沒有沉寂下去，反而納入了“潭州三學”的“三舍法”教育改革體制，成為荊湖南路的最高學府。
兩宋之交，岳麓書院遭戰火洗劫，“兵革灰燼，什一僅存”，幾成荒榛之地。1165年（乾道元年）岳麓書院得以重建。擔起重建岳麓重任的是當時的湖南安撫使知潭州劉珙。劉珙也系儒生，一生以尊儒重道為己重。他知潭州后對發展文教十分重視，“葺學校，訪雅行，思以振之”。他授命郡教授郭穎主持重建岳麓之事，經過不到一年的努力，書院不僅恢復了昔日舊觀，而且又有擴建，屋舍增至50楹，并“肖圣像于殿中，列繪七十子，而加藏書堂之北”。特別是他延聘著名理學家張主教岳麓，更加強了岳麓書院在南宋教育和學術上的地位。
張主教岳麓，一時群英驟至，人文薈萃，從學者廣及東南數省，人數達千人之多，以致“馬飲則池水立涸，輿止則冠冕塞途”，為岳麓歷史上所未有。南宋另一位大理學家朱熹聞張得衡山五峰（胡宏）學，專程造訪岳麓，舉行了馳名天下的“朱張會講”，推動了閩學與湖湘學的交流，岳麓書院的影響也更深更廣。誠如元代理學家吳澄在《重建岳麓書院記》中所說：“自此之后，岳麓之為岳麓，非前之岳麓矣！地以人而重也”。
繼張主教、朱張會講后，又有胡宏的另一高足彪居正于1167年（乾道五年）主教岳麓，繼有事功學派陳傅良于1188（淳熙十五年）年來岳麓講學，使岳麓書院在相當長的一段時間內保持了活躍的學術氣氛。在陳傅良講學岳麓的同時，湖南安撫使潘疇再次修葺書院，“廣二齋，益額十人”。州教授顧杞親任山長，并聘張高足吳獵為堂長。1194年（紹熙五年）朱熹任湖南安撫使，第二次來到潭州，經過他的整治，岳麓書院再次進入到繁盛時期。1222年（嘉定十五年）著名理學家真德秀以湖南安撫使知潭州，專程前往岳麓書院主祭朱洞、周式、劉珙。1146年（淳六年）理宗再賜“岳麓書院”額，恢復“潭州三學”。1253年（寶元年）湖南轉運副使吳子良又聘吉州理學名家歐陽守道為副山長，開講“發明孟氏正人心，承三圣之說”，大力弘揚理學。張季子張庶、侄張忠恕也先后講學書院。岳麓傳播經邦濟世之學、倡行倫理踐履的學風一直堅持到1275年元兵攻破長沙，書院被毀的最后一刻。
