Die Stadt beherbergt zahlreiche bedeutende Universitäten, Hochschulen, Forschungs- und Bildungseinrichtungen. Mit der architektonisch im Stil der beaux arts gestalteten Harold Washington Public Library befindet sich die größte öffentliche Bücherei der Welt in Chicago.
Die DePaul University in Chicago wurde 1898 als katholische Hochschule gegründet und ist heute mit etwa 24.000 Studenten die größte Privatuniversität in Illinois. Sie ist außerdem die größte katholische Hochschule in den USA. Die Hochschule ist auf zwei Standorte verteilt: Der ältere Campus liegt in dem Vorort Lincoln Park, der neuere liegt am Loop in der Innenstadt von Chicago. Es gibt vier kleinere Außenstellen in den Vororten Naperville, Lake Forest, Oak Forest, O'Hare und Rolling Meadows.
Die Loyola University Chicago ist eine private Universität in Chicago und mit 15.000 Studenten die größte Jesuitenhochschule in den USA. Sie wurde 1870 als Saint Ignatius College gegründet und ist eine von 28 Mitgliedshochschulen der Association of Jesuit Colleges and Universities. Die Sportteams der Loyola University Chicago sind die Ramblers. Die Hochschule ist Mitglied in der Horizon League.
Die Northwestern University ist eine Privatuniversität mit einem Campus in Evanston sowie einem in Chicago. Der Campus in Chicago befindet sich in der Nähe der North Michigan Avenue. Die Chicago El, die städtische U-Bahn, verbindet den Campus in Evanston mit Chicago. Die Universität wurde 1851 von Methodisten aus Chicago (darunter John Evans, nach dem Evanston benannt wurde) gegründet, und 1855 mit zwei Professoren und zehn Studenten eröffnet. An der Northwestern University sind etwa 15.000 Studenten eingeschrieben.
Die University of Chicago entstand 1890 und gilt als eine der wichtigsten privaten Universitätsgründungen in den USA während dieser Zeit. Sie wurde nach dem Vorbild deutscher Universitäten Humboldtscher Prägung angelegt. Die Hochschule ist Gründungsmitglied der Association of American Universities, einem seit 1900 bestehenden Verbund führender forschungsintensiver nordamerikanischer Universitäten. Das vorrangige Ziel der neuen Universität lag in der Forschung und in der Lehre auf der Stufe des Hauptstudiums (Graduate Studies).
Die University of Illinois at Chicago ist eine staatliche Universität mit etwa 25.000 Studenten. Sie ist die größte Hochschule in Chicago und die zweitgrößte Hochschule des University of Illinois-Systems. Die Ursprünge gehen auf die Gründung des Chicago Charitable Eye and Ear Infirmary 1858, des College of Pharmacy 1859 und des College of Physicians and Surgeons 1882 zurück. Diese Institutionen wurden 1890 in der University of Illinois zusammengefasst. An der University of Illinois at Chicago sind etwa 14.000 Studenten eingeschrieben.