神奈川・東京の私立中高一貫校の中で、桐光学園が異彩を放ち続けている最大の要因が男女別学システムです。共学校のように同じキャンパスで学校行事や部活動を共有しながら、日々の授業やホームルームは男子棟・女子棟で完全に分かれて行われます。
思春期特有の異性の目を気にすることなく授業に没頭できる学習環境と、文化祭や体育祭などで培われる社会性の両立は、多くの教育心理学者からも「認知能力と非認知能力の育成をバランスよく両立させる合理的な枠組み」として高く評価されています。
この環境がもたらす最大の成果が、圧倒的な進学実績です。桐光学園の進学実績は、国公立大学への現役合格者が毎年100名を超え、早稲田大学・慶應義塾大学・上智大学・東京理科大学への合格者数は延べ数百名規模に達します。さらにMARCH（明治・青山学院・立教・中央・法政）へは毎年400〜500名超の合格者を輩出し続けています。
学校側が主導する年間200講座以上の放課後・長期休暇講習や、手厚い個別添削指導が確立されており、「予備校に通わずに難関大へ合格できる教育力」が進路指導の現場で厚い信頼を集める原動力となっています。
