实验中学始终站在基础教育改革开放的前列。1978年学校率先在北京市进行课程改革，自编的语文教材经国家教委审定通过，2006年再次被批准为“九年义务教育中学实验教科书”。经市教委批准，从1995年起，高中进行新一轮课程改革，逐步构建“必修+专修+选修+综合实践活动”这种具有实验特色的课程体系。1983年学校率先进行德育工作改革探索，构建以学生发展为本，学生自主参与、自主管理、自我教育的学校德育工作新模式。
学校重视体育卫生工作，是北京市女排高水平运动队和田径传统校。学校对高中体育教学进行改革，构建了“必修+专修”的体育教学模式。多次被评为传统项目先进校和全国卫生保健先进校。积极探索体教结合的培养人才新模式,取得丰硕成果。
从1978年开始开展多层次、进行各种形式的国际交流，积极搭设培养国际性人才平台，为培养面向世界的中国人创造条件。学校与多所外国中学建立了友好学校，并与多所国际著名学府建立协作关系， 十几年来，先后共有几百名教师、几百名学生到美国、加拿大、日本、英国，法国、德国、新加坡、韩国、泰国、澳大利亚、南非等国进行考察、进修，并与美国、德国等学校建立互访交流关系。学校多次被评为西城区外事先进单位。每年输送优秀的毕业生去这些大学学习。近两年已有47名学生取得了加拿大多伦多大学的入学资格。1996年开始探索新的办学模式，在以实验中学为主体的基础上，已建成中外合作学校“北京中加学校”、体制改革校“实验中学分校”。
面向世界，使学校成为国内一流、国际有影响的中学一直是实验中学的奋斗目标，近年，学校在未来国际型人才的培养模式上进行了多方面、多层次的探索。无论是课程设置，大中衔接、升学路径均构建出具有鲜明国际色彩的实施方案。近年来，学校引进美国JA课程，承担联合国教科文组织项目，同国际著名大学合作培养项目。开展国际活动等多种方式，为基础教育如何提高学生综合素质，满足首都经济社会发展对高素质人才的需求，面向未来，培养国际型人才做了实实在在的探索和开拓创新的努力。
目前，学校已开展的项目有：受联合国教科文组织委托世界遗产青年教育实施项目、同加拿大多伦多大学合作培养项目、法国教育部和法国预科高中校长协会在中国招收理科预科免费培养项目、法国UT大学项目、同日本关西语言学校合作办学项目。实验中学同多国多所学校建立的国际友好学校也将为学生学习语言，锻炼国际交往能力提供多种多样的机会，如美国麻省鹿原高中、惠特尼高中、康州霍奇斯基学校、华盛顿西诺丁汉学院、明敦学院、旧金山尤方玉屏学校;德国席勒文理一级中学;日本东京吉祥女子高中、宫崎日大中学校等。
