Le 7 Ventôse an III (25 février 1795), la Convention, sous la férule de Lakanal, décide de créer trois écoles centrales, dont une dans les locaux de la Maison Professe de la rue Saint-Antoine. La pédagogie fait son retour sur le site le premier brumaire an VI (22 octobre 1797) et ne le quittera plus.

Dans son oeuvre administrative, la révolution crée un cycle d'études laïc inspiré des théories des Lumières, qui exclut la religion et la morale, permet aux élèves le choix de leurs cours, inclut les sciences dans le cursus et ne fait plus des langues anciennes le pivot de l'éducation. Cette liberté n'est pas du goût de tous et la première querelle des anciens et des modernes de "l'éducation nationale" éclate.

Le Premier Consul Bonaparte réorganise les études dans une loi du 11 floréal an X (1er mai 1802) et crée les lycées, un par département et quatre à Paris : le lycée Napoléon (Henri IV), le lycée Bonaparte (Condorcet), le lycée Impérial (Louis-le-Grand) et le lycée Charlemagne qui est donc né le 1er mai 1802.

La loi du 1er mai 1802 précise : "on enseignera dans les lycées les languues anciennes, la rhétorique, la logique, la morale et les éléments des sciences mathématiques et physiques. Il y aura, dans les lycées, des maîtres d'études, des maîtres de dessin, d'exercices militaires et d'arts d'agrément".

Le décret organique du 17 mars 1908 stipule que les études au lycée seront sanctionnées par un examen, premier grade universitaire : le baccalauréat.

La vie des lycéens est organisée autour de l'internat. Cependant le lycée Charlemagne n'en est pas pourvu. Les élèves provinciaux, sont contraints de trouver un hébergement extérieur à l'établissement dans des institutions (sorte d'internats privés où les élèves sont hébergés et où les cours sont "répétés") : la plus importante d'entre elles, l'institution Massin, légua à sa fermeture le bronze de Silène et Dionysos érigé au chevet de l'église Saint-Paul Saint-Louis.

Après la vie mouvementée de la Maison Professe, celle du lycée Charlemagne sera intimement liée à l'histoire. Les révolutions et les révoltes des "trois glorieuses" de 1830, plus récemment "mai 1968", ont fait vibrer les couloirs de l'établissement. Les guerres ont fauché de très nombreux élèves ou anciens élèves.

Le Lycée Charlemagne, proche du quartier juif du Marais, a payé un lourd tribut durant les années noires de l'occupation et de la collaboration, lorsque triomphaient la haine, l'exclusion et la mort. Dans l'escalier d'honneur une plaque commémore le nom de        19 innocents qui n'avaient commis qu'un crime : être nés juifs.