1955年，教育部秉承中央政府「師資第一，師範為先」之政策，建請將臺灣省立師範學院升格為大學。消息一出，深獲輿論支持。經過臺灣省政府委員會討論後，綜合考量師範大學學術品質所需及中央指示等因素，同年6月5日正式核准改制，成為臺灣第一所師範大學。改制後，校內分設教育、文、理三學院，共12學系，院長劉真出任校長之職。
此後，在劉真、杜元載、孫亢曾三位校長領導下，本校校務蓬勃發展，規模持續擴張。至1967年改制前夕，全校有3學院、3研究所、16學系、2專修科及夜間部。這段時期，學生數由一千餘人增加至近七千人，日、夜間部畢業生分別為8,554人、987人，其中含碩士以上167人，對於中、高等教育人才之培育作出卓著貢獻。1967年，隨著臺北市改制為院轄市，配合行政制度調整，本校正式奉准改制為國立臺灣師範大學。