在清駐美公使梁誠與美國政府多年的反復交涉後，美國國會於1908年正式通過法案，決定將多收的部分庚子賠款退還給中國，用於資助優秀青年赴美留學，並從1909年1月開始實施。中美兩國很快就此事達成協議，這是一項有利於兩國利益的雙贏決策。1909年5月，美國公使館根據協議照會清外務部，派漢務參贊丁家立（Dr. Charles D. Tenney）博士為代表，協助挑選庚款留美學生。
1909年7月10日，清外務部與學部會奏《收還庚子賠款遣派學生赴美辦法大綱》折並奉朱批，正式啟動庚款興學計畫。奏摺中說：“擬在京師設立遊美學務處，由外務部、學部派員管理，綜司考選學生，遣送出洋，調查稽核一切事宜。並附設肄業館一所，選取學生入館試驗，擇其學行優美，資性純篤者，隨時送往美國肄業，以十分之八習農工商礦等科，以十分之二習法政理財師範諸學。所有在美收支學費，稽察功課，約束生徒，照料起居，事務極為繁重，擬專派監督辦理。”
遵照該辦法大綱，新建的由外務部和學部共同管理的遊美學務處於7月17日成立。在此之前的5月29日，外務部就已派一年前從駐美公使館回國的左參議周自齊開始了選派留美學生的工作。經過外務部與學部之間的磋商，兩部於8月25日正式劄派外務部署右丞、左參議兼學部丞參上行走周自齊任遊美學務處總辦。
周自齊（1869-1923），山東單縣人，出生於廣東潮州，畢業於廣州同文館與京師同文館。他曾出任駐美職業外交官十餘年，有豐富的外交經驗，並曾作為駐美公使梁誠的主要助手，參與了與美國政府交涉退還部分庚子賠款之事。他還擔任過駐美公使館代辦，兼任過兩廣與湖北遊美學生監督，瞭解美國的政治與教育。兩部的任命劄文說：“外務部、學部為劄知事案，查按年遣派學生赴美留學一事極為繁重，茲由外務部、學部會同設立遊美學務處。查有署理外務部右丞、左參議兼學部丞參上行走周自齊，中西學問俱得優長，堪以派充該處，總理綜辦留學一切事宜。”
在此之後，兩部又分別派曾留學日本的學部員外郎範源廉和曾是留美幼童的外務部候補主事唐國安二人任遊美學務處會辦。遊美學務處總辦與會辦的任命分別於1909年10月10日和1910年3月11日獲朝廷准奏。這就是說，遊美學務處的領導班子早在正式任命之前就已經開始工作了，所做的第一件事便是考選和派遣第一批庚款留美學生。
考選
按照最初的中美協議，庚款留美學生的派遣計畫是從1909年開始，前四年每年派遣100人，之後的28年每年續派50人，直到近1100萬美元的庚款退款用盡，總共派遣約1800人。根據《辦法大綱》，派遣的方式是每年通過考試錄取年齡在20歲以下的第一格學生100人，年齡在15歲以下的第二格學生200人。被錄取的學生首先需要在留美預備學校“遊美肄業館”（後改名為“清華學堂”）接受學習和甄別，然後從兩格學生中各選取50名送往美國留學。然而，由於美國大學即將開學且美國政府多次催促，這次考試改為只錄取20歲以下的第一格學生，並直接派遣出國，實際上是一次不得已的倉促之舉。
在此之前的幾年，一些省份以及北洋學堂、郵傳部高等實業學堂（南洋公學）等一些學校陸續挑選和派遣過本省或本校的優秀學生前往歐美公費留學，但並沒有過大規模的公開招考。這次選拔庚款留美學生的考試則是面向北京和各省所有符合條件的學生，是在科舉制度廢除後的第一次全國性公開考試。這次考試規模之大、科目之多、挑選之嚴格在中國留學史上前所未有。
7月29日，外務部和學部為招考赴美國留學生事致電各省督撫，通知了考試日期、考試科目、報名日期和報名辦法，請各省推薦合格人選，來京報名。為了不拘一格挑選人才，兩部除要求各省選送合格生外，還採取了考生個人自行報名參加考試的方法。
按照要求，考生需在8月26日至31日之間到北京東城侯位胡同遊美學務處報名，並填寫報名書。考生需要親筆填寫年齡、所屬省份、學習科目、曾就讀的學校或大學、理科或文科學生等相關細節，並貼上相片。報考者必須年齡小於20歲，“身體強壯，性情純正，相貌完全，身家清白”。宗教信仰對考生不會有任何影響，但來自官辦學校和接受政府資助的學生會得到優先考慮。遊美學務處還通過張貼佈告和在中文報刊中插入通知等方式公佈了考試日期和報名方法。考生報名踴躍，報名人數多達600餘人。
在考試之前，遊美學務處成立了一個考試委員會，其中包括一些官員和著名的教育家，與美國公使館派來的漢務參贊丁家立博士一起協助進行考選工作。留學生的挑選原則完全基於考試成績，最初擬訂的錄取標準是每科成績必須在50分以上，或者雖然某科成績較低，但各科平均分在前30名的考生。
儘管遊美學務處對留學生的要求是 “國文通達，英文及科學程度可入美國大學或專門學”，但這次考試從所考科目來看，比美國大學的入學考試要難得多，而且國文考試是最重要的部分之一。考試從9月4日起在學部衙門考棚進行，共分五場，歷時一周。4日考中文，主要內容為國文、中國歷史及地理。國文經義題為“學然後知不足義”。歷史問答題3道：“諸葛亮自比管樂，而杜詩以伊呂許之，具品詣究居何等”，“李德裕、張居正具功過若何”，“王守仁為名世真才，試言其作用”。地理問答題3道：“秦伐匈奴，略取河南，河南當今何地”，“晉楚爭鄭城虎牢，楚漢交兵奪成皋，試言其故”，“漢孝武通西域，光武不許西域內屬，試言其故”。歷史和地理各以答兩題為合格。
5日考英文，共5道題，全部用英語出題和答卷。其中論說題一道，題為“在英美文學著作中，哪本書最吸引你？請用大約四百字的篇幅清楚地陳述你的喜好原因。”另一題是“請列出以下每位作者所創作的兩首詩：彌爾頓（Milton）、巴恩斯（Barns）、托馬斯·摩爾（Thomas Moore）、拜倫（Byron）、朗費羅（Longfellow）。”
7日和8日判卷，按照分數錄取和張榜。兩門考試中只要有一門成績較優而另一門稍遜者，都能獲得通過。但是國文或者英文知識過於薄弱的考生，在頭兩天的考試後都被淘汰了，有些考生只得了零分。經過考試委員會的仔細判卷，初試只有68人通過，進入復試。他們是：
裘昌運、王琎、魏文彬、唐悅良、嚴家騶、謝兆基、邱培涵、李平、李鳴龢、徐承宗、李進隆、方仁裕、陳樸、張廷金、梅貽琦、蔣舉清、王長平、曾昭權、何傑、汪懋祖、金邦正、邢契莘、林廷錕、王士傑、賀楙慶、張准、戴濟、章鴻逵、戴修騊、鄒應歡、張鴻仁、何寶書、黃道隆、袁鐘銓、陸寶淦、蔡麟書、程義法、朱複、張福良、鄺煦堃、王健、周維華、王仁輔、吳玉麟、羅惠僑、程義藻、高崙瑾、陳熀、楊永言、張元凱、張清澄、顧振、盧景泰、金濤、陳慶堯、吳清度、範永增、汪文綸、秉志、徐佩璜、司徒衍、朱維傑、陳世貞、張惠常、張天祥、胡剛複、鍾家驤、宗鴻年。
參加復試的考生9日考代數（7道題）、平面幾何（6道題）、法文（4道題）、德文、拉丁文，10日考立體幾何（6道題）、物理（7道題）、美國歷史（6道題）、英國歷史（6道題），11日考三角（7道題）、化學、羅馬史、希臘史（5道題）。數理化考試，全部用英文試卷。對於外語，考生可選擇考德、法、拉丁語中的一種，如果考兩種或全部外語，將獲得額外的加分獎勵。後三天的考試用隨時校閱試卷的形式，給出各科成績。
按照寧缺毋濫的原則，復試之後只錄取了47人，並於9月13日公佈錄取名單，按照復試平均分數排名如下：
程義法、鄺煦堃、金濤、朱複、唐悅良、梅貽琦、羅惠僑、吳玉麟、範永增、魏文彬、賀楙慶、張福良、胡剛複、邢契莘、王士傑、程義藻、謝兆基、裘昌運、李鳴龢、陸寶淦、朱維傑、楊永言、何傑、吳清度、徐佩璜、王仁輔、金邦正、戴濟、嚴家騶、秉志、陳熀、張廷金、陳慶堯、盧景泰、陳兆貞、袁鐘銓、徐承宗、方仁裕、邱培涵、王健、高崙瑾、張准、王長平、曾昭權、王琎、李進嶐、戴修騊。
第一批庚款留美學生合影.jpg
錄取的總人數遠遠低於原計畫的100名。來自上海聖約翰大學的程義法獲得最高平均分86.2分。成績在初試和復試中都名列前茅的人寥寥無幾。有8人的復試平均分在原定的最低分數線50分以下，但由於他們初試成績排名靠前，最後也被錄取。在47名考生中，29人考了復試中必考的9門科目，17人考了10門，只有梅貽琦一人考了11門，總分最高，為834分。
在整個考選過程中，遊美學務處採取了多項措施以防止作弊現象的發生。不論是個人報考還是各省送來復試的考生，都要求本人親自前往遊美學務處報名填表。各省保送生在報名之前需要讓該省提學使將他們的姓名、考卷、照片等材料寄送至遊美學務處。如果時間來不及，要先通過電報將保送生的姓名發來。其他報考生在報名時則需攜帶當地官員蓋章的保證文書，即旗人攜帶佐領的圖片，漢人攜帶同鄉京官的印章。在必要時，這些保證人應能證明考生所提供材料的真實性。
在為期一周的考試中，遊美學務處的官員對考生，尤其是與招考工作人員有關系的考生嚴加監視。一旦發現有懷挾行為作弊者，將立即取消其考試資格。被錄取的考生在放榜後還需親自前往學務處核對筆跡，以證明試卷是本人所答。然後，他們需要填寫出國志願書，等待後續通知。這些措施有助於確保選拔過程的公正和透明。
這次考試的水準之高和錄取之難不僅給中國國內，也給美國人留下了深刻印象。駐美留學監督容揆在一個月後就庚款留美學生的選拔考試發表談話時告訴採訪的記者，普遍認為這次考試是過於嚴格了。他在北京出差時，甚至美國駐華公使館的人也向他表示，公使館內從代辦往下沒有一個人敢參加這次考試。第一批庚款留美學生的選拔體現了遊美學務處三位領導人辦事的高效率和嚴格認真一絲不苟的工作作風，這在當時的清政府中實屬罕見。
按原計畫，庚款留學生的名額分配還要視各省大小、賠款數額、是否有賠款等因素而定，約合每12萬9千5百兩賠款分攤一個留學生名額。江蘇、廣東、四川這三個實繳賠款最多的省份應該獲得的留學生名額最多。然而，由於各省的教育水準存在較大差異，47名留學生中有30人來自經濟和教育發達的江蘇、浙江兩省，其中27人來自上海的幾所學堂。由於英文是考試的重點，使用英語授課的一些新式學校的學生在考試中佔有優勢。其他省份的一般學校則很難達到這次招生的要求，有些省甚至連一名合格的考生都難以選拔出來。
根據考生在報名表上填寫的年齡，47位被錄取的學生中27人是規定的上限20歲。實際上很多人當時是少報了幾歲，有些則是他們所在的省或學堂所為。年齡最大的嚴家騶當時已經26歲，而年齡最小的曾昭權只有15歲。這些人所學多為科學、農業、工程技術專業，符合當時清政府所定的留學政策。令人耳目一新的是，這些學生中不乏體育愛好者，其中包括中國田徑記錄保持者，足球、棒球、網球等球類運動員，這與新式學校強調運動的校風有關。
初試放榜之後，遊美學務處對落選者進行了慰勉，說明國文與英文的重要性，指出學務處將二者視為同等重要。並舉例說，考生牛惠生的英文論說詞章精美，足為通場之冠，淩道揚、張福運等4人英文尚有根底，周象賢、鄺翼堃、胡憲生等14人的英文也屬可觀，但都因國文太差，未得錄取，深為惋惜。學務處鼓勵他們及時奮勉補習國文，明年招考時再行報名與試，不要就此放棄。
派遣
放榜之後，被錄取的47名學生與遊美學務處的官員一起合影留念（圖1），這張合影成為這一歷史事件的珍貴記憶。9月15日，所有被錄取的留學生在北京接受了由美國醫生進行的身體檢查。根據要求，他們剪掉了辮子，將頭發理成美國青年人的髮型。遊美學務處發給每人置裝費銀洋250元，按照自己的喜好定制西裝。每位學生還去照相館拍攝了辦理出國手續所需的照片。
第一批庚款留美學生在美國學習期間每月的生活費為64金美元，由駐美留學生監督處按照美國日曆每月定期發放。這些津貼足以滿足他們在美國的必要花銷。被派遣出國的留學生在美國的全部學習時間被規定為7年。在此期間，學生在沒有完成學業之前不得無故和未經批准擅自回國。這一規定旨在確保留學生在美國學習期間專心致志完成學業。學部將對畢業後回國的學生進一步考核，合格者有機會在適當的領域獲得政府的任命。此外，遊美學務處每年撥出5萬美元的經費，用於資助那些學業優秀但需要財政支持的自費留學生，以幫助他們完成學業。
10月4日，所有留學生按照要求到上海與遊美學務處會辦唐國安會合。在那裏，他們辦理簽證和其他出國準備，領取船票，集體搭乘去美國的輪船。唐國安將親自帶領第一批庚款留學生赴美，並在美國與駐美留學監督容揆一起協助學生到各學校入學。
這些留學生抵達上海後被要求在美國領事館進行了第二次體檢。遊美學務處已經任命上海電政局總管唐元湛為學務處駐滬委員，負責在上海為留美學生辦理護照、簽證、購票、出關、登船等一切手續。值得一提的是，唐國安、容揆和唐元湛過去都曾同屬於1873年清政府派出的第二批留美幼童，他們的經驗有助於順利組織和管理這批留學生的出國與入學事宜。
10月12日下午，第一批47名庚款留美學生在被錄取不到一個月的時間後，在上海江海關碼頭告別了前來送行的父母、家人、新婚妻子或女友，背負著對祖國和個人未來的期望，搭乘“中國號”郵輪啟程赴美。這不僅是他們個人的歷史性時刻，也標誌著近代中國一次新的出國留學浪潮的開始。
協助唐國安護送留學生的是遊美學務處英文副文案唐彝和一名助手。與這批庚款留學生同船赴美的有五名其他留學生，包括由遊美學務處代為辦理手續、購買船票、護送出國的兩名貴胄學堂官費留學生和一名他們的教師兼翻譯。其他兩名是自費購買船票的省半官費留學生。這五人後來都成為不同類型的清華庚款留美生。
“中國號”郵輪從上海啟程，途經日本的長崎、神戶、橫濱及檀香山，最終到達美國西海岸的三藩市。在整個航程中，唐國安根據自己過去的留學經驗，向學生們詳細介紹了美國的生活方式以及美國社會中的各種交際禮節，包括就餐、行走、公共場所的行為規範等。學生們聽得津津有味，渴望著馬上到美國體驗不同的生活。
11月6日，經過25天的海上航行，第一批庚款留美學生抵達美國加利福尼亞州的三藩市。美國多個有關民間組織為他們組織了隆重的招待會，出席招待會的有由容揆任監督的駐美留學生監督處的成員、清政府駐三藩市領事館官員、美國加利福尼亞大學的代表、基督教青年會的代表以及美西中國學生聯盟的代表。
在歡迎中國留學生的招待會上，美國加利福尼亞大學的代表、著名漢學家傅蘭雅教授（Prof. John Fryer）發表講話。他告誡學生們要將兩國文化中優秀的元素結合在一起。以宗教為例，他指出中國的孔夫子學說和美國的基督教教義中都蘊含著許多卓越的成分，需要將兩者中最好的部分結合起來。他強調，學生們在融入美國文化的同時，不應失去自己的民族特色，也不要刻意追求美國化，而是要做一個完全意義上的中國人。傅蘭雅在中國生活了20多年，他翻譯並出版了上百種科技著作，在宣傳科學技術方面做出了巨大的貢獻。為了表彰他在這方面的貢獻，清政府曾授予他三品官銜，顯示了他在中國的影響力。
前普渡大學教授、基督教青年會（YMCA）國際委員會的代表饒伯森博士（Dr. C.H. Robertson）特地前來三藩市迎接中國學生。他在過去的七年中一直與天津基督教青年會保持聯繫，並曾擔任天津青年會的幹事。他在歡迎招待會上發表講話，要求學生們在留學生活中牢記孔子的經典語錄：“三人行，必有我師，擇其善者而從之，其不善者而改之。”他強調了學生們在跨文化學習中的角色，鼓勵學生們學習美國的優秀之處，對於不好的方面要有所改進，這體現了對留學生在新環境中培養獨立思考和自主性格的期望。為了歡迎庚款留學生的到來，也為了讓美國人更多地瞭解中國教育和這些中國青年學生，饒伯森博士在當地報紙上發表了題為《現代教育為中國做了什麼》的長篇文章，系統地介紹了中國的新式學校和所實行的現代教育。
在歡迎招待會上，遊美學務處會辦、曾在耶魯大學留學的唐國安也發表了講話。他教導學生們：“你們是未來中國的領導者，你們的責任將是在中國繼續實行改革，增進中國這個東方最古老的國家和美國這個西方最年輕的國家之間的充分瞭解。我們非常希望建立兩國之間更緊密的貿易關係，和兩國人民之間消除了種族偏見的相互理解。”唐國安強調了留學生的歷史責任，鼓勵他們在留學歸國後繼續為中國的發展和中美兩國之間的友好關係作出貢獻。他的講話突出了留學生在國際事務中的重要性，同時表達了遊美學務處對這批庚款留學生的熱切期望。
不久前剛獲得加利福尼亞大學醫學院和哈佛醫學院醫學博士學位的中國留學生朱神惠，代表美西中國學生聯盟對新來的中國留學生表達了希望與建議。中國學生聯盟是美國最大的華人學生組織，其學聯期刊《中國留美學生月報》也刊文向新到的中國留學生表示了熱情的歡迎。
基督教青年會秘書長麥考伊（H. J. McCoy）主持了歡迎招待會，並在講話中強調了美國太平洋沿岸和中國之間緊密相連的利益關係。此外，出席招待會的還有美國基督教青年會加州分會、洛杉磯分會、三藩市分會的學生幹事，表明了不同社會組織和宗教團體對中國庚款留學生的關注和支持，他們願意為新來的留學生們提供各種幫助。
第一批庚款留美學生的到來是當時牽動中美兩國利益的一件大事，引起了兩國的共同關注。美國媒體在那段時間內，以各種標題如“中國將1100萬美元用於教育青年一代”、“促進國家間的友誼”、“東方學生被告知要增進中美之間的相互瞭解”、“中國學生來了”、“300名中國學生將進入美國大學”、“聰明的學生來自東方 -- 51名中國男孩將在美國學習5年”等，對這批庚款留美學生做了大量報導。這些報導通常包括對留學生背景的介紹，強調他們通過嚴格的選拔考試脫穎而出，還著重展示了他們抵達美國時所受到的熱烈歡迎，以及他們到來對於中美兩國關係的意義。這在當時反映了中美兩國之間的教育交流和文化交流的積極一面，有助於推動兩國關係的發展。
中國留學生在三藩市停留三天並參觀了加州大學之後，乘坐特別掛在名為“中日郵遞”火車的兩節車廂，穿越落基山脈前往中部大城市芝加哥，然後再換乘火車到達美國首都華盛頓。三天之後，火車抵達芝加哥。在短暫停留的7個小時中，當地的中國學生組織和基督教青年會代表帶領學生們參觀遊覽了城市、西北大學和芝加哥大學校園，並為他們舉行了午餐招待會。芝加哥大學校長應邀在招待會上對中國留學生發表了講話。
與庚款留學生同船赴美的江西半官費女留學生鄒邦元到達了目的地，她已被芝加哥西北大學預科埃文斯頓學校錄取。迎接她的是同鄉朋友，中國女留學生先驅，此時正在西北大學進修的南昌醫生康愛德（Ida Kahn，又名康成）。幾年後，鄒邦元獲得庚款獎學金資助，成為清華學校的官費特別生。
11月13日，唐國安帶領著學生們到達了華盛頓特區。清朝駐美公使館一等參贊、新任駐美留學生監督的容揆親自前來迎接，唐國安正式將這47名庚款留美學生移交給了容揆。學生們見過清駐美公使和留學生監督後，在華盛頓特區遊覽了三天，並參觀了國會大廈。之後，他們在唐國安和容揆的帶領下，乘火車從華盛頓前往馬薩諸塞州。
在離開上海37天、行程2萬4千多公里後，留學生們在11月16日晚經過波士頓抵達了目的地馬薩諸塞州春田市。春田市是容揆最為熟悉的地方，因為當年他們這批留美幼童到達美國時也是以春田市為目的地，並在這裏被分配到了不同的美國接待家庭。36年後，第一批庚款留美學生再次來到春田市，他們將在這裏被分配到附近不同的大學預科學校，正式開始長達數年的留學生活。
第一批庚款留美學生的程度和背景存在著較大差異，包括英語水準、學科水準和學歷狀況。有些學生英語程度不算高，有些學生某學科的成績不出色；有的已經在中國取得了大學的學士學位，有的尚未畢業；一些學生在中國的學位和學分被美國大學所承認，而其他一些人的學分則不被認可。由於當時美國大學學期已經過半，錯過了正常申請入學的截止日期，只有兩名學歷相對較高而且已經獲得學士學位的中國學生，得以直接進入美國大學。
其中，上海郵傳部高等實業學堂（前南洋公學）畢業生金濤，拿到菲利普斯學校斯登校長寫給康奈爾大學教授的推薦信，獨自前往紐約州伊薩卡市，成功進入了康奈爾大學土木工程學院，並在二年級就讀。1912年4月，金濤在康奈爾大學獲得土木工程師學位後回國，成為在最短時間內完成學業並歸國的第一位庚款留美學生。
另一位是北京匯文大學校（燕京大學前身）畢業生魏文彬。他由於該教會學校的學位和學分得到了美國大學的承認，被阿默斯特學院錄取，直接進入該校四年級學習。魏文彬在兩年內獲得了該校的學士和碩士學位，又於1914年在哥倫比亞大學取得經濟與國際法的哲學博士學位，成為最早獲得博士學位的兩名庚款留學生之一。
在到達春田市之後的大約兩周中，這批庚款留學生中的其他45名同學，根據各人的具體情況，被分配到了馬薩諸塞州的5所美國著名的大學預備學校。這些學費昂貴的私立高中每年要向常春藤盟校等美國頂尖大學輸送大量學生。
程義法、梅貽琦、範永增、張福良、胡剛複、程義藻、陸寶淦、朱維傑、楊永言、吳清度等10人被分入格羅頓的勞倫斯學校（Lawrence Academy，Groton）（圖2，該校保存的原照片中名單有誤，本文已做訂正）。鄺煦堃、唐悅良、謝兆基、李鳴龢、何傑等5人被分入安多福的菲利普斯學校（Phillips Academy，  Andover）（圖3）。朱複、羅惠僑、吳玉麟、賀楙慶、邢契莘、王士傑、裘昌運、徐佩璜、王仁輔、金邦正等10人被分入伊斯特漢普頓的威利斯頓學校（Williston Seminary，East Hampton）（圖4）。戴濟、嚴家騶、秉志、陳熀、張廷金、陳慶堯、盧景泰、陳兆貞、袁鐘銓、徐承宗等10人被分入韋伯拉漢的衛斯理安學校（Wesleyan Academy，Wilbraham）（圖5）。方仁裕、邱培涵、王健、高崙瑾、張准、王長平、曾昭權、王璡、李進嶐、戴修騊等10人被分入愛許伯恩罕的庫欣學校（Cushing Academy，Ashburnham）（圖6）。