提及理学的兴起，还有必要说说唐宋之际私立书院的勃兴。范仲淹早年曾在应天府书院攻苦食淡，终获大成，当时已有应天府、嵩阳、白鹿洞和岳麓四大书院之说，而宋代书院总数大概在四五百所之间。
书院是独立于官学系统以外的私学系统，不必向官方的价值系统降贵纡尊。这里没有太多的利禄诱惑，只要有志于学问，都可以就学；倘若感到外面的世界太精彩，也可以悉听尊便。这就为思想学问的自由探讨留下了一片净土。这里曾是理学家的摇篮，理学兴起以后，又往往成为理学重镇。
从宋仁宗末年起，涌现了宋代学术史上第一批大师级的人物，其中既有奠定理学根基的北宋五子，也有王安石等其他学派的思想家。
第一个必须提到的就是周敦颐。他是道州营道（今湖南道县）人，字茂叔，世称濂溪先生，其学也称濂学，主要著作有《太极图说》与《通书》。他的《太极图说》奠定了理学的宇宙观。不过，这一奠基之作却有剽窃之嫌，他只是将陈抟的《先天图》改头换面、颠倒次序而已。
陈抟是宋初著名道士，为修炼内丹，总结前人成果、结合自己心得，绘成一张炼内丹的方法程序示意图，名之曰《先天图》。其次序恰与周敦颐的《太极图》相反，因为陈抟认为这一模式“顺则生人，逆则成仙”。陈抟追求的是成仙，所以倒过来；周敦颐研究的是“生人”，所以从无极、太极、阴阳、五行、男女顺着往下说。
不过，周敦颐好歹也经过自己的消化改造，算不得太丢脸。一般认为，后来邵雍的《皇极经世书》与程颐的《伊川易传》也都受到陈抟先天象数易学的影响，由此也可见道教对理学形成的重大作用。
与周敦颐约略同时的邵雍，字尧夫，号康节，少年时从祖籍范阳迁居卫州共城（今河南辉县），代表作为《皇极经世书》。他曾追随李之才研究《河图洛书》与象数之学，李之才则得之陈抟，因而邵雍的象数学与儒家易学与道教思想相杂糅。
邵雍从太极的“一”开始，乘以简单倍数，递增为《周易》的六十四卦，构成一个宇宙图式。他认为这就是宇宙万物构成的“道”，即天理，这种道是先天就有的，也存在人心之中，而所谓“万物于人一身，反观莫不全备”，就是返求自己的内心，认识与适应先天的“道”。
邵雍还以象数学构建了一个历史循环的公式，三十年为一世，十二世为一运，三十运为一会，十二会为一元，共十二万九千六百年循环一次，其间又分皇、帝、王、霸四段逐步退化。他的学说染上了浓重的神秘主义色彩。
张载也与邵雍同时代，他是凤翔郿县（今陕西眉县）横渠镇人，字子厚，世称横渠先生，其学也称关学，代表作有《西铭》、《张子正蒙》和《横渠易说》。据黄宗羲说，张载学说“以《易》为宗，以《中庸》为的，以《礼》为体，以孔孟为极”。
张载对“气”有深入的论述，认为世间万物都是“气”，主张“太虚即气”、“理在气中”。今人争辩张载的气论究竟是唯物还是唯心，显然在用西方哲学概念来套中国理学范畴，实在有点勉强。
张载指出：“民吾同胞，物吾与也”，高扬自己学术宗旨就是“为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平”，表达了理学家最深沉的社会关怀，成为两宋学术中最令后人心仪的精神财富与思想资源。
二程兄弟曾同学于周敦颐，在理学史上处于承前启后的重要地位。他们是洛阳人，其学也称洛学，著作合编为《二程全书》。大程叫程颢，字伯淳，世称明道先生；小程叫程颐，字正叔，世称伊川先生。二程思想大体相同，但同中也有异。后人标称的程朱理学，主要是小程的思想。
程颢最得意的是提出了“天理”的命题，声称“吾学虽有所受，天理二字却是自家体贴出来的”。他还认为：人心自有“明觉”，即具有良知良能，只要通过“识仁”、“定性”的道德修养方法，就能达到“穷理”、“尽性”的境界，求得理想人格。这种强调人心直觉真理的倾向，已开后世陆王心学的先河。
小程则对“理”作了深入的探讨，在他这里，理与道往往是同义语。与张载不同，他认为理在气先，天下只有一个理，“一物之理及万物之理”，君臣、父子、夫妇、兄弟、朋友等伦理纲常都是“天下之定理，无所逃于天地之间”。他提出“致知在格物”，“涵养须用敬”，认为“无人欲即皆天理”，确立了理学“存天理，去人欲”的命题，并在这一前提下，说出了“饿死事极小，失节事极大”的那句名言。程颐对理学的基本范畴例如理、道、气、性等都有论述，直接影响了朱熹学说，从而形成了堪称理学主流的程朱学派。
二程相比，程颢死得早，有影响的弟子不多。相反，小程比其兄多活二十余年，所谓程门弟子几乎都是他的学生。著名的有谢良佐、杨时、游酢、尹焞，张载的弟子吕大临等后也转入其门下。
其中，杨时颇受程颐的赏识，称赞他“最会得容易”。杨时是南剑州将乐（今属福建）人，世称龟山先生，程颐送他南归时高兴的说：“吾道南矣！”杨时将程颐之学传给罗从彦，罗从彦世称豫章先生，其学传李侗，世称延平先生，朱熹就是李侗的学生。
以朱熹为首，孝宗时期涌现了宋代学术史上第二批大师级的学者群体，朱熹的理学，陆九渊的心学，与陈亮、叶适为代表的事功学派几成鼎足之势。
朱熹是宋代百科全书式的杰出学者，其学术领域涉略之广，宋代无人可比，这里只说理学。朱熹，字元晦，号晦庵、晦翁，别称紫阳，祖籍徽州婺源（今属江西），生于南剑州尤溪（今属福建），后徙居建阳（今属福建）考亭，故其学也称闽学或考亭学派。他在理学上的代表性著作有《朱子语类》、《四书章句集注》、《周易本义》、《朱文公文集》。
其中的《四书章句集注》是把《礼记》的《大学》、《中庸》篇与《论语》、《孟子》合编在一起，采择合乎自己学术主张的前人论说，加上朱熹本人通俗浅近的注释，《四书》由此定名，并位居《五经》之前，在后世历朝的理学普及中发挥过无与伦比的作用。
朱熹学说集理学之大成，对理学的基本问题几乎都有论述。“理”，也称“道”或“太极”，是其理学体系的核心范畴。在他看来，理是形而上的；先于自然现象与社会现象而存在；理是事物的规律，万物有理是“理一”的表现，但落实到具体万物，则万物各有一理，此即“理一分殊”；理是纲常伦理的“当然之则”，具有理的人性是天命之性，理与气杂的性是气质之性。气也是其理学体系的重要范畴。气是形而下的，理气关系是主客关系；理在气先，理生气；但气一旦派生出来，就有一定的独立性。
朱熹认为穷理离不开格物，即所谓“即物穷理”；由格物到致知，有一个从逐渐积累到豁然贯通的过程。在指出天命之性与气质之性的同时，他还认为有出于天理与性命之正的“道心”，出于形气之私的“人心”；人心并不等于人欲，但倘若没有道心主宰，就有人欲泛滥的危险，因而必须“遏人欲而存天理”；天理人欲在社会领域的表现就是王道霸道的区分与义利之辨。
朱熹是理学的最后完成者，是孔子以后对儒学贡献最大的思想家。理学就是以他为象征和作品牌的。理学当然也有其负面的东西，禁锢思想，压制人性，以致有“理学杀人”的呼声，但千万不要在泼洗澡脏水时连孩子一起倒了出去。
理学内部也不是铁板一块，与朱熹同时有个陆九渊，对心与理的关系就有自己的看法。他是抚州金溪（今属江西）人，字子静，号存斋，世称象山先生，其学也称陆学或象山学派。他认为“心即理”，痛快地宣称“宇宙便是吾心，吾心便是宇宙”，宇宙万物之理便是每人的心中之理，所谓“万物森然于方寸之间，满心而发充塞宇宙，无非此理”。
从心即理出发，陆九渊认为学问应该“立大”、“求本”，而方法应该“简易”、“直捷”，也就是“切己自反”，“发明本心”，即所谓“古人教人，不过存心、养心、求放心；此心之良，人所固有”。在道德修养上，他虽也主张“存心去欲”，但对朱熹格物穷理说颇不以为然，而强调“尊德性”，即只须发明人心的固有良知。他因张扬“心即理”，故其学也称“心学”。他提出的“良知”命题，开其后王守仁阴阳心学之先河。
当时还有一个学者叫吕祖谦，见朱陆两家各执一词，就邀请两派举行一次辩论。与会者还有陆九渊之兄陆九龄和朱陆门人，会议主题是求知治学的根本方法，时间是在淳熙二年（1175年），地点是在信州（今江西上饶）鹅湖寺，后人就把这次学术讨论会称为鹅湖之会。
在会上，朱熹强调“道问学”与“即物穷理”，即“反观博览而后归之约”。陆九渊则主张“尊德性”与“发明本心”，甚至以为“学苟知本，六经皆我注脚”。朱熹讥刺陆学过于简易，陆九渊反讽朱学太为支离，并自负的吟诗道：“易简功夫终久大，支离事业竟浮沉”，令朱熹很不受用，终于不欢而散。
不过，后来程朱理学定为官学正宗，而陆王心学则始终缺少那份荣耀。根本原因在于：程朱理学以先天的理驾驭人心，人心就跳不出如来佛的手掌心；而心学过分强调心的主体作用，稍一失控，就会出格，滋生出思想叛徒，动乱精英。
在北宋五子开创理学的同时，还有司马光为首的朔学（亦称温公学派）、苏轼为首的蜀学和王安石的王学（亦称荆公新学）。朔学多是脚踏实地的务实的学者，体现宋学的实用精神，这一侧面为后来事功学派发扬