李光耀政府为推进教育事业的发展做出了巨大的投资，直到今天，人们仍为他们的不惜血本而惊叹。自1959年以来，新加坡政府在每年的国家预算中，都要增加教育经费。1959年新加坡的教育经费为6000多万新元，1986年则上升到17.9亿新元，占政府总开支的8.1%，27年内增加了近30倍。
新加坡不仅实行免费中小学教育，政府每年还对各级各校的学生提供十分可观的教育津贴，真正使每个国民在发展智能、享受教育方面有平等的机会。具体津贴情况如下：小学生1535新元，中学生2132新元，国家初级学院学生2608新元，职业与技术训练学院学生4836新元，大学生则从10900~37900新元不等。此外，政府还对教育基础薄弱的马来族学生在中小学免费的基础上实行大学和职业教育免费政策，直到他们的教育水平有了大幅度提高后才改为实行政府补贴政策。
在从小学到大学的教育过程中，李光耀主张根据学生的成绩与潜能实行“分流”。即经过几次考试，判断某一学生适合向哪个方向发展，适合读文科的上文科班，适合读理科的上理科班，从而使禀赋不同、兴趣各异的学生接受不同的教育，充分发挥他们的才能。
在这些政策和措施的指导下，新加坡教育事业获得突飞猛进的发展，到1973年，已有高等学府5所、中小学500多所，学生人数达50万人，约占新加坡当时人口的1/4，教师人数超过1.8万人，整个教育体制空前活跃。
1985年国庆，李光耀在谈到自1959年以来教育工作的成就时高兴地说：“过去26年来，我们按部就班地改善和塑造新加坡儿童，发挥他们最大的潜能。60年代，我们把孩子们送进学校，教导他们识字和计算，不管用的是华语、马来语、泰米尔语或英语都好。接着我们推行双语教育，跟着，我们教导他们能操一种工作用语——英语，并学习母语，以产生文化认同。最后，我们通过分流制度减少辍学率和减少耗损，现在的学生可以和那些进度一样的同学一块学习。实行分流教育的结果，我们降低了小学里的辍学率，从每年的20%降低至10%，在中学里，辍学率从25%减少到5%，因此，我们能进入工艺学院和大学的学生人数双倍增加。由60年代的5%~6%，增加到1980年的16%~17%，增加了两倍。我们还没有达到极限，我们还可以向上向善，继续进步。”
关于新加坡的教育宗旨，李光耀早在1966年就做了阐述。他认为，教育必须为人民在发展国民经济中的计划和希望服务，就是说，要培养社会所需要的人才。而社会的需要又是多种多样的，因而培养、造就的人才也不可能是单一的。
1980年1月，在庆祝人民行动党建党25周年大会上，李光耀阐述了他对教育功能的认识。他说：“进步的一个重大因素是：一个社会怎样辨认人民的才干，并且怎样去训练他们，使他们的才干带来最多的利益。这就是说，它怎样使每个人的潜能得到全面的发挥，使他们的天生才能能够与今日的工艺世界里器械的运用所需的技术和纪律互相配合，并且也有适应将来进展的能力。一个社会的结构，特别是它的教育制度和它的行政组织，将决定能够在多早的阶段，多准确地在人民当中辨认谁对哪一类工作具有天赋，以及如何给这种天赋最好的训练和发展，把这种天赋发展成专业技能，为国家栽培熟练技工、技术人员、军人、警察、教师、美术家、音乐家、演员、体育教练、厨师和现代社会里的其他专门人员。把一个民族的天赋才能金字塔化为专门技能（经过训练的才能）金字塔的彻底程度，是决定有关社会所取得的成就大小的基本因素。”他打了一个生动的比喻，说，“一个民族可能有很多人是有音乐天赋的，但这个民族却不一定有交响乐队。理由是：除非有音乐天赋的人才在年幼（最好是10岁之前）时获得发掘，并且接受各种不同的乐器训练，利用经历磨炼和考验的方法，并且在经验丰富的小提琴家、钢琴家和其他乐器演奏家等的指导下学习，否则，所有未经训练的有天赋的人才凑合起来，也不能组成交响乐队，创造出伟大的音乐。”
然而，尽管新加坡教育事业取得了巨大成就，但是，经过几十年的实践，原有的教育体系也暴露出一些问题。1979年，李光耀任命了由副总理兼教育部部长吴庆瑞担任组长的研究小组，对新加坡原有的教育制度进行评估。这个小组主要由系统工程专家组成，经过认真的、详细的调查研究，该小组写出了一份名为《吴庆瑞报告书》的报告，对当时的教育制度进行全面的检查。该报告书分为三个部分：一、对当前教育制度的发展和失误加以评价；二、从社会和管理方面找出问题的根本原因；三、提出改革建议。
《吴庆瑞报告书》在肯定新加坡独立以来教育工作成绩的同时，指出了存在的问题，认为“当前教育制度太刻板。根据现行的双语政策所制定的课程太重太难。在适应12%~15%高才生的教育制度里，能力差的学生非常受歧视。双语制固有的各种问题集中起来，主要是缺乏特定的目标，教学效率低，教育部指挥不力，各种倡议都来自最高领导，基层和中层很少参与制定”。报告书认为，硬性规定学生把两种语言都学好是不恰当的，因为学生的智力不同，结果学生减少率很高，同别的国家和地区相比，更为明显。例如在新加坡，只有71%的小学生能上中学，而台湾却有92%的小学生能升入中学，日本则为100%。
《吴庆瑞报告书》提出了新的分流教育建议，建议规定一个最低的成绩标准，为智力水平不同的学生开设不同的课程，以使更多的学生能完成初级教育，培养起码具有一种语言读写能力的中学毕业生。报告还提出三种辅助学生的办法：（1）为在小学毕业考试中不及格的学生开设特别小学班，以掌握一种语言的读写能力为培养目标；（2）减轻学习负担，把第二语言教学放在次要地位，开设五年制中学；（3）原来为智力一般和拔尖学生开设的课程不变。
李光耀对《吴庆瑞报告书》基本满意，例如同意照顾一般智力的学生，充分发挥他们的潜能；减轻学生的学习负担，增加小学毕业生的升学率等。然而，李光耀认为，《吴庆瑞报告书》也有美中不足，它未涉及两个重大问题，一是对学生道德品格的培养；二是如何获得“足当公民典范”的教师。李光耀认为，德育是教育中最重要的，应居首位，应该培养学生具有尊重家庭、搞好人际关系的东方道德观念和伦理观念，还要培养一批可作学生楷模的优秀教师。李光耀指出，教师是“道德精神和社会精神的支撑者”，“教师必须是得到社会尊敬的人”，“必须能够成为既是道德品质方面的导师，又善于向学生传授知识”。李光耀同意报告中指出的双语教育不能要求每个学生都达到“双优”的提法。李光耀说，事实上也不可能所有学生都达到双语优秀，最多只能精通一门，粗通一门。智力差的，只能要求他懂得一门语文，能够适应工作需要就行。
不过，李光耀不同意《吴庆瑞报告书》中的一个结论，即有关“语文接触时间”的结论。《报告书》认为，华校有些课程虽然也用英语授课，但学生的英语程度不见得有多大提高，这是因为学生接触英语的时间有限。李光耀认为，部分华校学生英语水平不高，也有可能有其他原因。一是部分华校老师本身的英语水平不高，没有接受专门的训练，英语讲不通，就只用华语；另一原因是学生接受英语的时间还短，还未看出效果。李光耀认为，这些原因通过措施是可以消除的。
在反复论证了《吴庆瑞报告书》之后，李光耀又派专人到中国台湾、日本、德国进行考察，学习他们的成功经验。经过国内、国外的全面论证，新加坡从1979年开始在三个阶段实施“分流”。第一阶段的小学教育，着重进行算术及两种语文的训练，3年结束后，举行分流考试，成绩最差的20%改为接受单语教育，毕业后接受初级技能训练，其余的则接受双语正规教育。小学毕业考试是第二阶段分流，成绩最好的10%接受双语并重的课程；其次的40%修读的第一语文是英文，第二语文是母语（华文、马来文或泰米尔文），修业年限是4年；其余50%较差者接受单语普通课程。4年后考试及格者再学一年，即可参加中学会考，不及格的转入技能教育系统接受技术训练。初中毕业会考是第三阶段的分流，约10%的优等生进入初级学院，接受正规高中教育，次优的20%进入工艺学院，其余70%转入技能教育。初级学院毕业时再举行会考，及格者视成绩优劣，分别进入新加坡国立大学、南洋理工学院等接受教育，不及格的则接受高级技术训练。同时，新加坡政府将基础教育延长到10年，即小学6年，中学4年，然后再上相当于高中的初级学院2年，大学4~5年。
新加坡高等教育也极其注重实用。新加坡原有新加坡国立大学和南洋大学（华文），前者侧重理工科，后者侧重文科，后来，侧重文科的南洋大学的学位越来越不如新加坡国立大学响亮，南大的毕业生不大受雇主欢迎，就业率不如新大高，致使许多考生不愿报考南大。对此，李光耀并没有消极扶持南大，而是认为这是新加坡发展的必然结果。李光耀认为，经济腾飞越来越需要理工人才和通晓英文者，而这些正是南洋大学所欠缺的。为进行补救，李光耀提出，南大可先并入新大，成为新加坡国立大学的一个理工学院，总之，要转向以培养理工人才为主，这样才有出路。后来，南洋大学变成了南洋理工学院。1988年，教育部部长陈庆炎宣布，新加坡已拟订了未来的教育发展计划，其中包括在南洋理工学院增设商业和电脑两个新学系，并将陆续增添一些新课程，从而逐渐建设成为一所完整的理工大学。1991年，南洋理工学院扩大为南洋理工大学，专门造就和培养高级的科技人才。目前，新加坡除了国立大学是综合性大学外，其他全部是专科学校，它们的设置全部是应用科学。
为了避免高等学府培养的学生高高在上、脱离实际，新加坡政府专门邀请高校教师在政府部门兼职或担任顾问，并请大学教师为实际部门提供咨询服务，以及为公用事业部门和工业部门举办讲座、研究班。新加坡国立大学还专门设立了校外进修系，开设了经济、教育、法律、医学、计算机以及经济管理等实用的专业。为发挥新加坡国立大学多学科集中的优势，新加坡政府还鼓励教师参加多学科、跨专业的综合研究工作。仅1984~1985年度，新加坡国立大学就承担了价值达200多万新元的545个项目，共有265位教师参加。新加坡政府还大力支持高校教师与公共部门和私人企业合作进行各种科研工作，以充分发挥高校的人才优势。目前，除了新加坡国立大学是综合性大学外，其他全部是专科学校，它们设置的全部是应用科学。
李光耀认为，教育的基本政策必须富有改革和创新精神，必须是外向的、开放的，而绝不可内向、封闭。1962年，在新加坡国立大学学生晚会上，李光耀满怀信心地说：“新加坡不仅要成为一个商业中心，而且要成为一个学术中心，一个东南亚学府。”“我们欢迎来自马来亚各地的最优秀人才，天才并非车载斗量，好像海滩上的小石子那么多……我们如果把学府之门关闭，使得有能力求学的人没有机会到新加坡来攻读，这不啻是一种短视的政策。”李光耀认为，高等学校在筹资、师资、生源等方面应尽可能地扩大国际交往，使新加坡大学成为“英联邦内第一流的大学”。
在李光耀这种开放办学方针的指导下，新加坡高校广泛争取国际组织、外国政府和个人、企业资助，并与国外一些著名高等院校建立了稳固的联系，并广泛聘请外籍教师，其中新加坡国立大学的外籍教师的比例竟高达15%。李光耀认为，新加坡应该到世界各地寻找教学人员，只要他能胜任。1982年8月，李光耀在全国职工总会的论文集的献词中更是明白地表达了他的这一观点：“如果仅靠新加坡出生的人才担任教职员，我们就别想设立南洋理工学院了。如果没有外地出生的人才流入我国，在新加坡国立大学、南洋理工学院、教育学院和初级学院担任教职员，我们就别想那么快速有效地提高我国的教育水准和增加学生的入学人数了。”
李光耀指示政府，在大量引进外籍人才的同时，积极向外派遣人才。政府设立了“总统奖学金”、“公共服务奖学金”等，每年在奖学金计划下，选派最优秀的学生和公职人员到世界名牌大学深造。由于李光耀鼓励冒尖、鼓励竞争，所以，新加坡学子中有一半人是带着各种荣誉回国的。早年家境贫寒的吴作栋，就是靠“总统奖学金”被选送到英国深造，回国后，他很快在政坛上脱颖而出，后来成为李光耀的接班人。