Sankt Petersburg war historisch das Zentrum der russischen Wissenschaft und ist neben Moskau immer noch der wichtigste Bildungs- und Wissenschaftsstandort. In der Stadt sind über 120 Universitäten, Hochschulen und Fachhochschulen ansässig. Davon sind 43 staatlich-zivil, 22 militärisch und etwa 50 werden privat betrieben, sind aber staatlich lizenziert. Zu den bekannteren Universitäten gehören die Staatliche Universität Sankt Petersburg, die Staatliche Universität für Wirtschaft und Finanzen St. Petersburg, die Technische Universität, die Elektrotechnische Universität, die Kunsthochschule und die Seefahrts-Technische Universität. Zu den militärischen Institutionen gehört beispielsweise die Militärakademie für rückwärtige Dienste und Transportwesen.
In der Stadt sind etwa 600.000 Einwohner in Bildung und Wissenschaft beschäftigt, darunter sind ungefähr 340.000 Studierende.
Näheres siehe Liste weiterführender Bildungseinrichtungen in St. Petersburg.
Die Stadt beherbergte zahlreiche Nobelpreisträger, darunter als letzten Schores Iwanowitsch Alfjorow, den Nobelpreisträger für Physik der Jahres 2000.