Trước năm 2015, Nguyễn Khuyến duy trì xét tuyển sinh đầu vào lớp 6 đặc biệt khác với các trường trung học cơ sở khác ở Đà Nẵng. Ban đầu, hình thức tuyển sinh vào trường là xét tuyển,[18][19] dựa trên điểm học bạ và thành tích trong kỳ thi Học sinh giỏi cấp thành phố cũng như nhiều cuộc thi khác.[20][21] Về sau, hình thức tuyển sinh được chuyển thành thi tuyển.[22][23] Kỳ thi chỉ gồm 2 môn thi là Toán và Tiếng Việt.[24] Điểm xét tuyển sẽ được tính theo công thức: tổng điểm 2 bài thi nhân với hệ số 2, cộng với điểm khuyến khích.[25][26] Ban đầu, chỉ tiêu tuyển sinh của trường là 200 học sinh vào năm 2005,[27][28] dần tăng lên 220,[29][30] rồi 280 học sinh cho mỗi khóa,[31][32] sau khi thực hiện "Đề án xây dựng Trường THCS Nguyễn Khuyến thành Trường THCS Nguyễn Khuyến chất lượng cao" của thành phố.[33] Trong khi đó, số lượng học sinh nộp hồ sơ vào trường lên đến hơn 1700 đến 1900 mỗi năm.[34][35]

Tháng 11 năm 2014, Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành quyết định không cho phép thi tuyển sinh đầu vào lớp 6, ảnh hưởng trực tiếp đến kỳ thi tuyển sinh của trường.[36][37] Từ lúc quyết định của Bộ giáo dục được công bố cho đến tháng 4 năm 2015, thành phố Đà Nẵng vẫn chưa có thông báo chính thức về phương thức tuyển sinh, gây hoang mang cho phụ huynh và học sinh.[38] Đến tháng 5, Đà Nẵng chính thức có quyết định hủy bỏ kỳ thi tuyển sinh vào lớp 6 đối với trường Nguyễn Khuyến. Điều này đã gây khó khăn rất lớn cho công tác tuyển sinh khi nhà trường chỉ có thể đáp ứng được chỉ tiêu 280 - 300 học sinh, nhưng lại có đến hơn 2000 hồ sơ đăng ký.[39] Sau nhiều lần thay đổi phương án, Đà Nẵng quyết định giao cho Sở Giáo dục và Đào tạo kết hợp với Ủy ban nhân dân quận Hải Châu và Cẩm Lệ để tuyển các học sinh thuộc địa bàn các phường xung quanh trường.[40] Đồng nghĩa với việc, bắt đầu từ năm 2015, trường Nguyễn Khuyến chính thức kết thúc phương thức tuyển sinh đầu vào lớp 6 bằng hình thức thi tuyển và xét tuyển, thay vào đó là tuyển sinh theo đúng địa bàn cư trú như các trường Trung học cơ sở khác trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.[41][42]

Từ năm 2017 đến nay, sau khi trường Nguyễn Khuyến trở thành trường cấp 2–3, việc tuyển sinh đầu vào lớp 10 được tiến hành theo quy định với chỉ tiêu tuyển sinh là 200 học sinh cho 5 lớp.[43] Năm đầu tiên tuyển sinh lớp 10, điểm chuẩn của trường trung học phổ thông Nguyễn Khuyến là 26,25, thấp thứ 2 toàn thành phố Đà Nẵng,[44] cao hơn trường Võ Chí Công với 24,5 điểm.[45] Đến năm 2021, điểm chuẩn của trường đã tăng lên 44,88,[46] chỉ đứng sau các trường cấp 3 trọng điểm của Đà Nẵng là Lê Quý Đôn, Phan Châu Trinh, Hoàng Hoa Thám, Hòa Vang, Trần Phú và Nguyễn Trãi.[47]