作为“国家试点学院”与上海大学拔尖创新人才培养基地，钱伟长学院探索并实施“基础学科”拔尖创新人才培养和“前沿交叉学科”拔尖创新人才培养。学院在学生第一学年末进行专业分流并实行动态进出机制。在完成第一学年基础强化课程学习基础上，“理科试验班类”学生依据其第一学年的学习成绩及个人志愿，进行综合考察排序，学院根据相应四个专业的培养方案、先修课程要求和招生计划人数确定学生的专业，进入后续专业培养；“理科试验班”学生在应用化学和生物工程两个专业内按个人志愿选择专业，进入后续专业培养。退出钱伟长学院的学生：理科试验班类参与学校理学工学I类的专业分流；理科试验班参与学校理学工学II类的专业分流。

学院着力建立国际水平的师资队伍。在聘请外教进行小班化英语语言强化教学和大力引进国际名师为学生开设全英语专业课程的同时，学院整合学校相关学科优质教学资源，并与中国科学院相关研究所深度合作，全方位打造了从基础课程到专业课程的一流师资队伍。同学们经常有机会接受海外名师、两院院士、“长江学者”特聘教授、“国家杰出青年”特聘教授、上海市“东方学者”特聘教授等杰出科学家的课堂教学和学术引导，与他们面对面交流，进行课堂内外互动研讨，共同探索科学的世界。同时，学院与国际著名高校联合，为学生提供丰富多样的海外交流和学习平台。学院的学生享有高比例推荐免试直升研究生的机会，优秀的学生同时还享有赴国际著名学府进行课程学习的机会。

学院实行本科生导师制。每位学生均可选择学院聘请的校内外优秀教授作为自己的导师，全方位进行个性化人才培养。学院实行书院制管理模式，借助励志导师引导，加强课外环节，强化学生自学能力培养。