Thủa nhỏ, ông học trường cụ Tú ở trong làng. Sau ông theo học trường cụ cử Vũ Thạch Nguyễn Huy Đức và đỗ sớm nhất số học trò nên được cử làm trưởng môn của trường này.
Năm Lương Văn Can 17 tuổi đã đi thi Hương vào tam trường. Năm ông 20 tuổi là năm khoa thi Quý Dậu (1873), gặp lúc giặc Pháp đánh phá Hà Thành, phải hoãn thi. Đến năm 21 tuổi, ông đã đỗ Cử nhân, được triều đình bổ làm Giáo thụ phủ Hoài Đức nhưng ông từ chối. Tháng 3 năm Kỷ Mão (1879) có ân khoa thi Hội, ông định vào Huế dự, thì cha ông bỗng ốm nặng rồi mất nên ông phải bỏ thi. Sau đó, ông ra ở nhà số 4 phố Hàng Đào.
Ông rất thích những tư tưởng nhân đạo, dân quyền, tự do, bình đẳng của cách mạng Pháp và đã làm một bài thơ ca ngợi cách mạng 14/7/1789. Sự chuyển biến về tư tưởng dẫn tới cả sự thay đổi về tính nết. Trước kia ông dạy học thường nóng tính. Nhưng từ khi tiếp thu tân học, Lương Văn Can trở nên mát tính, không bao giờ gắt mắng học trò, với con cháu trong nhà, ông cũng để tâm tính tự do phát triển. Phương pháp sư phạm của ông cũng có đổi mới.
Tháng 3/1907, ông liên kết với một số người cùng chí hướng lập ra trường Đông Kinh Nghĩa Thục tại số 4 (nơi ông ở) và số 10 ở phố Hàng Đào và được bầu làm Thục Trưởng. Trường Đông Kinh nghĩa thục giáo dục nhân dân, làm cuộc cách mạng về văn hóa. Chương trình học có những môn về lịch sử, địa dư, cách trí… Mỗi tuần, học viên có tư tưởng gì mới đều có thể mang đến trường diễn thuyết để cổ động lòng yê nước, kết đoàn, chống lối học thi cử ngày trước, trọng thực nghiệp và sống theo lối mới như mặc áo ngắn, cắt búi tóc, để răng trắng, bài trừ hủ tục…. Những sách giáo khoa được biên soạn cung cấp cho các học viên nhà trước và lưu hành ra ngoài như Quốc văn độc bản, Nam quốc giai sự, Việt Nam quốc sử lược, Nam quốc địa dư…
Sau khi Đông Kinh Nghĩa Thục bị đóng cửa, ông bị bắt nhưng rồi được thả vì không đủ chứng cứ.
Ngày 26 tháng 4 năm 1913, xảy ra vụ đánh bom khách sạn Hà Nội của Việt Nam Quang phục Hội. Cho là nhóm Đông Kinh Nghĩa Thục có liên quan, nên thực dân Pháp đã bắt Lương Văn Can giam ở nhà pha Hỏa Lò (Hà Nội), sau đó ông bị đi đày ở Campuchia 10 năm. Năm 1924, Lương Văn Can về nước và mất năm 1927.