北宋大中祥符（1008－1017）年间，岳麓书院进入了北宋的鼎盛时期。1012年（大中祥符五年），潭州湘阴人周式上任山长。周式“学行兼善，尤以行义着称”。岳麓书院在他的主持下，办学规模大为扩展，学额由原来的60余人提高到“数百人”。
周式还请知州刘师道扩建斋舍，当时有谭绮作记，可惜原记不存，具体扩建情况难详。1015年（大中祥符八年），宋真宗亲自召见周式，对周式兴学颇为嘉许。亲书“岳麓书院”匾额。至今书院所存明代“岳麓书院”刻石，便是当年宋真宗的手迹。宋真宗感其学行义着，授周式为国子监主簿，留在朝廷效命。但周式坚请不就，乞求归山掌教。真宗为之动容，乃赠对衣鞍马、内府书籍，以表彰他的拳拳执教之心。在周式执掌下，岳麓书院的从学人数和院舍规模都有很大发展，遂成为天下四大书院之一。关于“四大书院”有多种说法。吕祖谦、吴澄之说是：嵩阳、岳麓、睢阳、白鹿洞。王应。麟之说是：岳麓、白鹿洞、丽泽、象山。范成大之说是：徂徕、金山、石鼓、岳麓。马端临之说是：岳麓、睢阳、白鹿洞、石鼓。古人众说纷纭，我们不必拘泥于某家之言，但唯有岳麓为诸家共推，反映了古之学者对岳麓的印象是多么刻骨铭心。
北宋朝廷为了加强思想上的专制，振兴衰落中的官学，拓宽科举取士的途径，曾展开了4次兴学运动。在官学运动的冲击之下，各地书院遭到了摧折，有的被废弃，有的则改成了官学。同样，岳麓书院也难逃厄运。 1097年（绍圣四年）朝廷下令废弃岳麓书院，要将书院改为鼓铸场。在岳麓书院面临着生存威胁的关键时刻，湘阴尉朱辂冒着杀头危险，以“乡校不可毁”为由抗旨不行。朱辂虽官微言轻，但由于岳麓书院名声在外，朝廷也只好作罢，岳麓书院也就幸免于难。岳麓在官学运动中不仅没有沉寂下去，反而纳入了“潭州三学”的“三舍法”教育改革体制，成为荆湖南路的最高学府。
两宋之交，岳麓书院遭战火洗劫，“兵革灰烬，什一仅存”，几成荒榛之地。1165年（乾道元年）岳麓书院得以重建。担起重建岳麓重任的是当时的湖南安抚使知潭州刘珙。刘珙也系儒生，一生以尊儒重道为己重。他知潭州后对发展文教十分重视，“葺学校，访雅行，思以振之”。他授命郡教授郭颖主持重建岳麓之事，经过不到一年的努力，书院不仅恢复了昔日旧观，而且又有扩建，屋舍增至50楹，并“肖圣像于殿中，列绘七十子，而加藏书堂之北”。特别是他延聘著名理学家张主教岳麓，更加强了岳麓书院在南宋教育和学术上的地位。
张主教岳麓，一时群英骤至，人文荟萃，从学者广及东南数省，人数达千人之多，以致“马饮则池水立涸，舆止则冠冕塞途”，为岳麓历史上所未有。南宋另一位大理学家朱熹闻张得衡山五峰（胡宏）学，专程造访岳麓，举行了驰名天下的“朱张会讲”，推动了闽学与湖湘学的交流，岳麓书院的影响也更深更广。诚如元代理学家吴澄在《重建岳麓书院记》中所说：“自此之后，岳麓之为岳麓，非前之岳麓矣！地以人而重也”。
继张主教、朱张会讲后，又有胡宏的另一高足彪居正于1167年（乾道五年）主教岳麓，继有事功学派陈傅良于1188（淳熙十五年）年来岳麓讲学，使岳麓书院在相当长的一段时间内保持了活跃的学术气氛。在陈傅良讲学岳麓的同时，湖南安抚使潘畴再次修葺书院，“广二斋，益额十人”。州教授顾杞亲任山长，并聘张高足吴猎为堂长。1194年（绍熙五年）朱熹任湖南安抚使，第二次来到潭州，经过他的整治，岳麓书院再次进入到繁盛时期。1222年（嘉定十五年）著名理学家真德秀以湖南安抚使知潭州，专程前往岳麓书院主祭朱洞、周式、刘珙。1146年（淳六年）理宗再赐“岳麓书院”额，恢复“潭州三学”。1253年（宝元年）湖南转运副使吴子良又聘吉州理学名家欧阳守道为副山长，开讲“发明孟氏正人心，承三圣之说”，大力弘扬理学。张季子张庶、侄张忠恕也先后讲学书院。岳麓传播经邦济世之学、倡行伦理践履的学风一直坚持到1275年元兵攻破长沙，书院被毁的最后一刻。
