În epoca modernă, şcoala românească este sincronizată cu noile şcoli europene şi sunt introduse în manuale dezvoltarea ştiinţelor şi a artelor. În cadrul colegiului s-a înfiinţat prima bibliotecă naţională a românilor, în anul 1836. În 1848, a fost elaborată o nouă programă şcolară, s-a proclamat învăţământul gratuit şi taxele pentru internat au fost reduse cu 25%. În 1853 a fost adăugată religia în programa de învăţământ şi a fost extins studiul limbii latine în clasa a VI-a.
Academia s-a divizat în anul 1864, la iniţiativa domnitorului Alexandru Ioan Cuza, ramura academică fiind convertită în Universitatea din Bucureşti, iar cea de educaţie secundară fiind organizată în Liceul Sfântul Sava.
Din 1864 până în 1874, Liceul Sfântul Sava a avut curs de 7 clase, studiindu-se limba română, limba latină, limba elină, limba italiană, limba germană, desen, istorie, geografie, matematică, ştiinţele naturii şi filosofie. Din 1875 se introduc primele cursuri de scrimă şi programa pentru liceul de 8 ani.
Începând din iunie 1903, a fost instituit examenul de absolvire conform Regulamentului legii învăţământului. La insistenţele lui Nicolae Iorga, şcoala a căpătat vechea denumire, devenind Colegiul Naţional ”Sfântul Sava”, sub care a funcţionat până în 1952, când a devenit Liceul ”Nicolae Bălcescu”. După 1992, a revenit la denumirea Colegiul Naţional ”Sfântul Sava”.
În paginile vechilor cataloage, de-a lungul anilor, s-au aflat nume de rezonanţă ale celor care au fost elevi ai acestei şcoli de prestigiu: Nicolae Bălcescu, Constantin I.C. Brătianu, Ion I.C. Brătianu, Dumitru Caracostea, Ion Gheorghe Duca, Gheorghe Lazăr, Take Ionescu, Regele Mihai, Constantin A. Rosetti, Gheorghe Tătărăscu, Christian Tell.
Și prin cancelaria şcolii au trecut paşii unor profesori celebri: Tudor Arghezi, Henri Coandă, Barbu Ștefănescu Delavrancea, Nicolae Filimon, Gheorghe Lazăr, Gala Galaction, Alexandru Graur, Spiru Haret, Iulia Hasdeu, Eugen Ionescu, Nicolae Iorga, Eugen Jebeleanu, Eftimie Murgu, Alexandru Odobescu, Anton Pann, Vasile Pârvan, Camil Petrescu, Alexandru Sahia, George Topîrceanu, Duiliu Zamfirescu.
În prezent, Colegiul dispune de laboratoare moderne, dotate cu aparatură modernă necesară efectuării oricărui tip de experienţe prevăzute în programa şcolară, o reţea de calculatoare şi soft didactic specializat, o sală de festivităţi care găzduieşte în fiecare an importante evenimente culturale, ştiinţifice, naţionale, festivaluri de teatru şi sesiuni de referate ale elevilor, precum şi o modernă sală de sport, cu marcaje multifuncţionale.
În 2011, Colegiul Naţional ”Sf. Sava” a primit Diploma de Înalt Patronaj al Majestăţii Sale Regele Mihai I, diplomă oferită de principesa Margareta. (Agenţia Naţională de Presă AGERPRES)