天元公学遵循教育规律、立足改革创新、面向未来发展，承担着“拔尖创新人才选拔和培养”和“优质教育的平民化、普及化、均衡化”两大使命，秉持“知其不可而为之”“虽千万人吾往矣”的天元精神，努力探索教育的未来，并成为未来教育的样本。致力于在高等教育之前，更早发现、选拔和培养各领域的拔尖创新人才，在“破解拔尖创新人才选拔培养”这一中国教育的历史性使命上做出自己的独特探索。
一方面，学校致力于夯实学生的学业基础，充分保障普通教育“规定动作”的高质量发展。另一方面，学校不拘泥于固定的人才培养模式与道路，对于在某一方面有天赋且致力于专业发展的学生，建立一套发现、培养、输送天赋少年的体制机制，为拔尖创新人才的发展保驾护航，保障特色教育“自选动作”的高成效开展。
学校搭建了杭州爱乐乐团青少年分团·天元乐团、全国青少年书画大赛、天元菲尔兹数学奖、天元公学教育戏剧中心、杭州市智力运动青训基地、杭州市校园足球青训基地、市级“市队联办”足球后备人才基地学校、杭州市青少年游泳队（天元公学）等专业平台，为孩子的特长培养提供大师指导和实训平台。
战略合作协议，合力培养拔尖创新人才。天元公学先后与之江实验室、杭州银行、杭州商旅（运河）集团、地铁万科·未来天空之城、电魂网络、浙江绿色共享教育基金、杭州华光焊接新材料股份有限公司、华东勘测设计研究院、中国杭州低碳科技馆、中国联合工程有限公司等签署战略合作协议，合力培养拔尖创新人才。
