Zürich ist der bedeutendste Hochschulstandort der Schweiz. Insbesondere die Eidgenössische Technische Hochschule (ETH), gegründet 1855, und die Universität Zürich, gegründet 1833, haben internationale wie nationale Bedeutung. Die prominenten Hauptgebäude der beiden Hochschulen befinden sich über der rechtsseitigen Altstadt auf der sog. «Zürcher Akropolis», die das Stadtbild massgeblich prägt. Das Hochschulquartier im Kreis 1 entlang der Rämistrasse ist Standort zahlreicher universitärer Institute und Fakultätsgebäude sowie des Universitätsspitals. Die ETH betreibt auf dem Hönggerberg und die Universität im Irchelpark und in Oerlikon grosse Zweigstellen. Während die ETH hauptsächlich vom Bund finanziert wird, ist die Universität eine kantonale Institution. Die Zentralbibliothek Zürich ist eine selbständige Stiftung des Kantons und der Stadt; sie ist gleichzeitig Stadt-, Kantons- und Universitätsbibliothek.
Seit 1995/98 auf eidgenössischer bzw. kantonaler Ebene die gesetzlichen Grundlagen für die Schaffung von Fachhochschulen geschaffen wurden, haben sich verschiedene kantonale und private Hochschulen im berufsbildenden Sektor zur Zürcher Fachhochschule (ZFH) zusammengeschlossen. In der Stadt Zürich angesiedelt sind die Hochschulen für Angewandte Psychologie, Gestaltung und Kunst, Soziale Arbeit, Technik, Wirtschaft, Musik und Theater sowie für Pädagogik.