Sechs Universitäten und neun Hochschulen mit etwa 180.000 eingeschriebenen Studenten (WS 2001/02) und zahlreichen Forschungsinstituten und Technologiezentren machen das Ruhrgebiet zu Europas dichtester Bildungs- und Forschungslandschaft. Hierbei sind die Ingenieur- und Naturwissenschaften besonders stark vertreten.
Die erste Hochschule des Ruhrgebiets, die Ruhr-Universität Bochum, wurde jedoch erst 1962 gegründet. Zu den bekanntesten Hochschulen zählen weiter die fusionierte Universität Duisburg-Essen, die Universität Dortmund, die private Universität Witten/Herdecke, die FernUniversität in Hagen und die Folkwang Hochschule im Ruhrgebiet mit den Schwerpunkten Musik und Darstellende Künste.
Eng verbunden mit den Hochschulen sind die Forschungsinstitute. Drei Max-Planck-Institute haben ihren Sitz im Ruhrgebiet: das Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie in Dortmund, das Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr und das Max-Planck-Institut für bioanorganische Chemie ebenfalls in Mülheim. Vier Fraunhofer-Institute befinden sich im Ruhrgebiet: das UMSICHT genannte Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik, das Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik und das Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik in Dortmund sowie das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme, Duisburg. Zu den bekannten Forschungsinstituten gehören auch Einrichtungen der Sozial- und Geisteswissenschaften wie das Rheinisch-Westfälisches Institut für Wirtschaftsforschung , das Zentrum für Türkeistudien und das Kulturwissenschaftliches Institut, die alle ihren Sitz in Essen haben; des Weiteren das Landesinstitut Sozialforschungsstelle Dortmund sowie das Institut Arbeit und Technik in Gelsenkirchen, das Landesspracheninstitut NRW in Bochum und das DMT-Forschungsinstitut für Montangeschichte in Bochum.
Technologieparks und Gründerzentren bilden das Bindeglied zwischen den Hochschulen und der Wirtschaft. Im TechnologieZentrum Dortmund siedelten sich beispielsweise seit 1988 mehr als 225 Firmen mit über 8.500 Mitarbeitern an. Dabei haben Unternehmen der Mikrotechnikbranche einen besonders hohen Anteil. Mit dem Wissenschaftspark entstand in Gelsenkirchen ein auf erneuerbare Energien spezialisiertes Gründerzentrum. Wissenstransfer zwischen mittelständischen Unternehmen die keine eigene Forschung betreiben und Hochschulen und Instituten bietet das Mülheimer Zentrum für Innovation und Technik an.