鸿宇班：以“鸿鹄之志”育综合型人才
鸿宇班创办于1998年，由香港爱国人士邵逸夫先生捐资助建，取“鸿鹄之志，宇内翱翔”之意，旨在培养“志存高远、基础扎实、能力突出、素养全面”的拔尖学生。其选拔机制严格，以中考成绩为基础，结合校内综合能力测试，每年从全省范围内筛选约50名优秀初中毕业生。课程设置上，鸿宇班突破常规教学框架，强化学科竞赛与人文素养融合：数学、物理、化学等学科增设拓展课程，与高校合作开设微积分、大学物理先修课；同时开设“国学经典”“时事评论”等人文课程，组织敦煌研学、科技夏令营等实践活动。近年来，鸿宇班学生在全国中学生学科竞赛中屡获金奖，每年考入清北等顶尖高校的比例超过30%。
昌绪班：以“科技之光”筑理工根基
昌绪班成立于2012年，以两院院士、国家最高科技奖获得者师昌绪先生命名，聚焦“科技创新与工程实践”，定向培养理工领域拔尖人才。其选拔更侧重理科潜能，通过数理化竞赛成绩、创新项目答辩等多维度考核，每年招收40-50名具有科学探究兴趣的学生。培养模式上，昌绪班突出“科研实践”特色：与中科院兰州分院、兰州大学共建实验室，学生可参与“青少年科技创新大赛”“机器人竞赛”等项目；邀请院士、教授开设“师昌绪讲堂”，指导学生成小课题研究。近年，昌绪班学生在全国青少年科技创新大赛中获奖近百项，多人获“丘成桐数学奖”“英特尔国际科学与工程大奖赛”提名。
两班虽定位不同，但共同以“培养有家国情怀、创新能力的未来人才”为目标，成为西北师大附中乃至甘肃省基础教育改革的亮眼名片。