1893年11月29日，湖廣總督張之洞上奏《設立自強學堂片》，他認為「蓋聞經國以自強為本」，「自強之道，以教育人才為先」，故取「自強」二字。學堂位於湖北武昌三佛閣大朝街口，開辦之初設方言（外語）、算學、格致（物理、化學等）、商務4門。是中國近代教育史上第一所真正由中國人自行創辦和管理的新式高等專門學堂。
1896年，礦物、化學學堂併入自強學堂，增加自然、工程教育，方言一門逐步擴大為英語、法語、德語、俄語、東文（日語）5門。
1902年10月，自強學堂遷往武昌東廠口，改名方言學堂。後期增開課程達16門之多，計有人倫道德、經學、中國文學、外語、地理、歷史、算術、博物、物理化學、教育、理財、公法、交涉、繪圖、體操、兵操。
1904年1月張之洞等人上奏並得到清政府認可頒行的《奏定學堂章程》中《各學堂獎勵章程》規定，湖北方言學堂為「程度與高等學堂略同」的「外省方言學堂」。
1911年辛亥革命前夕，新任湖廣總督瑞徵認為學堂「風氣不端」，湖北提學使王壽彭任務經費無法支持，遂以教育經費緊張為由強令停辦。同年10月，武昌起義爆發，方言學堂無法立刻復校，辦學中斷。
1913年，北京國民政府教育部成立後，規劃在全國設立6所高等師範學校，湖北都督黎元洪決定在東廠口原方言學堂舊址，延用原方言學堂師資及圖書設備，籌辦國立武昌高等師範學校。
1923年9月，武昌高師評議會及主任會議決定：國立武昌高等師範學校改名為國立武昌師範大學。1924年9月，國民政府教育部批准更名。 1926年冬，武漢國民政府將國立武昌大學與國立武昌商科大學、湖北省立醫科大學、湖北省立法科大學、湖北省立文科大學、私立武昌中華大學等合併為國立武昌中山大學（又稱國立第二中山大學），設有大學部和文、理、法、經、醫、預6科、17個系、2個部。
1928年，南京國民政府以原國立武昌中山大學為基礎，改建國立武漢大學，下設文、法、理、工4個學院。1929年2月，法學家王世傑成為國立武漢大學首位正式校長。1935年，學校開辦研究生教育。1936年，學校成立農學院，從而發展成為文、法、理、工、農5個學院15個系2個研究所的綜合大學。
1938年，因日本攻打華中地區，國立武漢大學被迫西遷四川樂山繼續辦學，農學院併入國立中央大學。
1946年10月，學校遷回武漢珞珈山，恢復農學院。1947年，學校設立醫學院及其附屬醫院。
1949年武漢解放時，學校改名為武漢大學。
1950年，湖南大學水利系劃歸武漢大學，與土木系水利組合併，成立水利系；武漢大學醫學院從武漢大學分出，與上海同濟大學醫學院合併成中南同濟醫學院（今華中科技大學同濟醫學院）。
1952年，南昌大學、河南大學等校的水利系劃歸武漢大學，與武漢大學水利系合併成水利學院；武漢大學農學院從武漢大學分出，與湖北農學院合併成華中農學院（今華中農業大學）；哲學系併入北京大學，礦冶系調入中南礦冶學院（今中南大學）。
1953年，武漢大學土木系的工民建、土木測量專業和電機系的無線電廣播及通訊專業、電信組併入華南工學院（今華南理工大學） ，武漢大學土木系併入中南土木建築學院（今湖南大學）；武漢大學機械系從武漢大學分出，參與組建華中工學院（今華中科技大學）；武漢大學外文系英文組併入中山大學。
1954年，水利學院從武漢大學分出，成立武漢水利學院（後更名為武漢水利電力大學）。