建武二十三年（47年），16岁的班固终于得到机会进入太学。当时东汉的京师洛阳是全国著名的政治、经济、文化中心。太学是当时全国的最高学府，而且典籍丰富，名流云集，是全国最权威的学术活动中心。班固此时风华正茂，正是学知识、长见识的大好时机。不过，当时太学受今文经学的影响，盛行章句之学。传经注重家法师承，先生们将先师的遗教记下，章有章旨，句有句解，称为“章句”。很多儒生一般都是反复记诵，恪守师训，不敢越雷池一步。班固则不然，他充分利用太学丰富的藏书，埋头苦读各类书籍，以求对知识进行融汇贯通，儒家或其他百家学说他都有过深入的钻研，注重见识并不拘守一师之说，不停留在字音字义、枝枝节节的注解上，而是要求贯通经籍的大义，这为他日后成为一代良史打下了很好的基础。在这里，班固结识了崔骃、李育、傅毅等一批同学。由于班固性格宽容随和，平易近人，不因为自己才能出众而沾沾自喜、不可一世，也因此赢得了同学及士林的交口称赞。
班固当时的同学里可谓人才济济，除了班固日后成就了丰功伟绩之外，还有贾逵、傅毅、孔僖、崔骃等人也非同凡响，这些人日后都是东汉前期学术界、文化界享有盛名的人物。
贾逵的九世祖贾谊，文帝时任梁王太傅。曾祖父贾光任常山太守，在宣帝时期从二千石，自洛阳迁升到常山。贾逵的父亲贾徽，跟从当时的大学者刘歆学习《左氏春秋》，兼学习《国语》《周官》，又从涂恽学习《古文尚书》，跟从谢曼卿学习《毛诗》，撰写《左氏条例》二十一篇，是东汉太学的著名学者之一。贾逵继承了他父亲所掌握的全部学问，十几岁时便能背诵《左氏传》及五经原文，教授《大夏侯尚书》。虽然研究古文经学，但也兼通尹更始、刘向、周庆、丁姓、王彦五家《穀梁传》的学说。从儿童时代起，贾逵就一直在太学里面长大，并不通晓人情世故，身高八尺二寸，学者们对他的评价是：“问事不休贾长头。”但他性格慷慨大方，多智谋而且有大节。尤其通晓《左氏传》《国语》，曾经为这两部书作《解诂》五十一篇，汉明帝永平中，他将《解诂》一书献给明帝。刘庄很重视他的书，令人抄写后收在藏秘籍的馆中。汉章帝建初元年，曾下诏请贾逵到北宫白虎观、南宫云台讲解儒家学术。并让他找出《左氏传》的义理比《公羊传》《穀梁传》好的地方，这项任务圆满完成后，章帝一次就赐给他布五百匹、特制的御用衣服一套，并让贾逵挑选精通《公羊传》严、颜一派的儒生二十人，教给他们《左氏传》，送给他们用竹简及纸抄写的经传各一份。贾逵所挑选的弟子及门生后来全部被拜为千乘王国郎，早晚在黄门署学习，这种特殊待遇让京师的学者都非常羡慕。汉和帝即位，先后任命贾逵为左中郎将、侍中，领骑都尉兼领秘书近署等。总之，贾逵在东汉前期受到接连几位皇帝的重用和信任。
傅毅自小学问广博，建初中期，汉章帝广召博学能写文章的人，任命傅毅担任兰台令史，授予郎中职位，与班固、贾逵一同负责校理书籍。傅毅认为孝明皇帝功绩道德最为出色，但宗庙的颂文没有合适的人撰写，于是仿照《诗经·清庙》写了十篇《显宗颂》上奏朝廷，自此在文章创作方面得到朝廷上下一致推重。
崔骃的伯祖崔发曾经任王莽新朝的大司空，他曾祖母师氏因为能通经学、百家之言，王莽宠以殊礼赐号“义成夫人”，金印紫绶，文轩丹毂，显于新世。他的祖父崔篆曾经任建新大尹的官位。崔骃十三岁便能通晓《诗》《易》《春秋》，博学有大才，通晓古今训诂百家的全部言论，善于写文章。他常以典籍为业，没有顾得上求职做官之事。汉章帝遵循古礼，巡视四方山岳，崔骃上《四巡颂》以称颂汉德，辞藻十分典雅美妙，章帝自从见了崔骃作的颂之后常常感慨赞叹。
孔僖是孔圣人的后裔，从祖上孔安国开始，孔氏世代传授《古文尚书》和《毛诗》。孔僖同崔骃相互友善，一同学习《春秋》。有一次，他们读到吴王夫差时的事情，孔僖丢下书感叹说：“像这样的情况，就是画龙没画成反而画成了狗。”崔骃说：“是的。从前孝武皇帝刚当皇帝的时候才十八岁，他崇奉信服圣人之道，以先代皇帝作为师法标准，五六年间，超过了文帝和景帝。到后来，恣意而行，好大喜功，就忘掉了他前面做的好事。”孔僖说：“书》《传》上像这种情况太多了厂隔壁房间住的一位名叫梁郁的学生从旁插话说：这么说，武帝也成狗了吗？”孔僖、崔骃沉默不语。梁郁心中又怒又恨，暗中上书告发崔骃、孔僖诽谤先代皇帝，讥讽当今皇上。皇帝将这件事交给有关官吏处理，崔骃到官吏那里接受审讯的时候，孔僖因害怕被杀头就上书给汉章帝为自己申诉。汉章帝原来也没有将孔僖等人治罪的意思，因此他专门下诏书叫不要问罪，并且让孔僖担任了兰台令史一职。元和二年（85）春天，汉章帝到东部巡视，回来时经过鲁国，到阙里用太牢祭祀了孔子和七十二弟子，演奏了六代的音乐，召集了孔氏二十岁以上的男子六十三人，要儒者讲论经书，孔僖对此特别表示了感谢。汉章帝说：今天的聚会，难道对你们宗族而言非常光荣吗？“孔僖回答说：臣听说圣明的天子无一不是尊敬老师，推崇学术。现在陛下屈尊，亲自来到我家，正是为了崇尚礼敬先师，使陛下的道德能够如太阳一样光辉显明。至于使我的宗族荣耀，不是我所奢望的啊。”皇帝大笑说：不是圣人的子孙，怎会说出这样的话！于是授予孔僖郎中，赐给褒成侯孔损和孔氏的男男女女大量的金钱和丝帛，命令孔僖回京师后在东观校理书籍。
在进入太学读书的这段时间里，班固在学问修养方面大有长进，同时他父亲所处理的两项重要外交事宜对班固、班超两兄弟日后也产生了重大影响。
首先是关于设置乌桓校尉一事。大概在建武二十二年（46），匈奴国内动乱，乌桓趁着匈奴衰弱击败了匈奴，匈奴向北迁移了几千里，沙漠以南的地区全空了，其后辽西的乌桓首领率领部众归服东汉，朝拜进贡，献上奴婢、牛马、弓箭和虎、豹、貂的皮等珍贵物产。一时间四方的少数民族都来朝拜庆贺，络绎不绝，光武帝下令举行盛大宴会慰问他们，赏给他们珍宝。其中有的乌桓人愿意留下来做警卫，刘秀就封了81个乌桓的首领为侯王君长，让他们住在塞内，分布在边境的各郡，要他们招来自己部族的人，给他们衣服粮食，让乌桓人替汉朝侦察敌人动静，帮助进攻匈奴、鲜卑。当时做司徒掾的班彪上奏说：“乌桓人天性轻佻狡猾，喜欢做贼寇。若是长期放纵他们，而没有人管辖使其归附聚集，他们必定还会入侵抢掠住在那儿的百姓。仅是交给接受投降者的佐吏负责，恐怕不能控制他们。臣认为最好重新设置乌桓校尉，这对于使乌桓人归附聚集诚然有益处，也能够减少国家对边境的忧虑。”光武帝采纳了这个建议。在上谷再次设立乌桓校尉，开设武将府。后来果然在安帝时期，乌桓人曾经大规模进犯东汉边境代郡、上谷、五原等地，而乌桓校尉有效地将损失降到了较低的程度。
其次是酬答北匈奴和亲之事。建武二十八年，北匈奴派使者到洛阳，进献马匹和皮裘重新乞求和亲，并想求得汉朝的音乐，又请求率领西域各国的胡人一道前来进贡朝拜，皇帝将此事交给三公府来讨论应酬答复的事宜。班彪上书说，臣听说孝宣皇帝吩咐守卫边境的将尉说：“匈奴是大国，变化多端，善于欺诈。交往得合情得体，就可以谈判取胜；应答中了他们的计谋，就反过来被他们轻视和欺侮。”现在北匈奴见南单于前来归顺，害怕我们设谋对付他们，所以多次乞求和亲，又从远方赶来牛马与我国做生意，同时不断派遣诸侯来进贡很多东西，这都是用来显示他们的富强，为的是欺骗我们。臣认为匈奴贡献的东西越多，就说明匈奴国内越空虚，要求归附亲近越急迫，他们的恐惧就越厉害。然而现在既然未能帮助南部，那么也不宜和北部断绝联系。根据怀柔笼络的原则，我们按照礼数也不能没有回复。臣以为可以给他们一些赏赐，大致与他们所献来的东西价值相当，公开将前代的呼韩邪和郅支行事的结果告知他们。答复的言辞，一定要得体。还将草稿一并呈上。这些建议刚好符合光武帝一朝保守的外交政策，光武帝再次采纳了他的全部意见。由此可见，班彪一家对于边境形势的关注及在边疆建功立业的豪情壮志并没有随着家族成员文化修养的加深而有丝毫减弱，这一点也是后来班氏子孙，其中尤其以班超为杰出代表能够在边境外交事务中建立卓越功勋的潜在因素。
