São Paulo beherbergt zahlreiche wichtige Bildungsinstitutionen, darunter auch die 1934 gegründete Universität São Paulo (Universidade de São Paulo), die größte Universität des Landes und zweitgrößte in Lateinamerika. Außerdem befinden sich dort die katholische Priesteruniversität (eröffnet 1946) und die Mackenzie-Universität (eröffnet 1952). Im Stadtteil Butantan ist im Jahre 1901 ein Seruminstitut gegründet worden, das weltweit bekannt ist für seine Schlangenforschung sowie die Herstellung von Impfstoffen und Heilseren. Dem Instituto Butantan sind drei sehenswerte Museen angeschlossen. Dort kann man unter anderem lebende Schlangen bewundern.
Das Schuljahr in São Paulo und ganz Brasilien beginnt Anfang Februar und endet Mitte Dezember. Im ganzen Monat Juli sind Winterferien. Die Grundschulausbildung ist kostenfrei und obligatorisch. Schulpflicht besteht zwischen dem siebenten und fünfzehnten Lebensjahr. Viele der Schüler beenden ihre Ausbildung nicht, da sie schon vorher arbeiten müssen, um sich mit dem erworbenen Geld ihren Lebensunterhalt zu verdienen. So können über zehn Prozent der Erwachsenen in São Paulo weder lesen noch schreiben. Durch Abendschulen für die arbeitenden Kinder und Fernkurse über Rundfunk und Fernsehen konnten einige Erfolge in der Alphabetisierung erzielt werden.
Die Bildung wird über öffentliche wie auch über private Institutionen vermittelt. Sie gliedern sich in die Bereiche der Vor- und Grundschule, Sekundarschule (Mittel- und höhere Schule) sowie die Universität (mit der Möglichkeit von Studiengängen für Postgraduierte). Auf Grund der hohen Zahl an Studienplatzbewerbern verlangen öffentliche wie auch private Hochschulen eine Aufnahmeprüfung („Vestibular“). Nach dem erfolgreichen Abschluss des Studiums wird dem Absolventen der akademische Grad eines Bachelor verliehen.