С изгнанием иезуитов возникла срочная необходимость в реформе системы образования, поскольку именно иезуиты в своих колледжах, разбросанных по всей стране, давали среднее образование и в большинстве своем обучали грамоте. Еще в 1759 г. тем же законом, которым объявлялось о закрытии иезуитских школ «и даже об уничтожении памяти о них, как будто они никогда не существовали», были созданы классы для изучения латинской грамматики и риторики во всех центрах округов и запрещалось преподавание тем, у кого на это не было официального разрешения. В 1761 г. в Лиссабоне был создан Благородный колледж, в программе которого основное внимание уделялось точным дисциплинам (арифметике, геометрии, тригонометрии, анализу бесконечно малых величин, интегральным расчетам, механике, статике, гидростатике, оптике, диоптрике, картографии, астрономии, географии, навигации). Очень скоро выяснилось, что требования несоразмерны возрасту обучаемых, и образование ограничилось гуманитарными дисциплинами.
В 1772 г. был издан закон, вводивший должности учителей чтения и письма. Этим законом впервые в Португалии определялась комплексная образовательная политика. Основные ее идеи заключались в том, что образование должно даваться каждому в зависимости от социального положения, которое ему предстоит занять. Для тех, кто займется сельским хозяйством или фабричным трудом, школьное образование не нужно — достаточно наставлений приходских священников. Среди тех, кому предстоит занять более высокое положение, различаются две категории — те, кому достаточно уметь читать, писать и считать, и те, кто будет продолжать учебу и поступит в университет, где дается образование, «позволяющее готовить государственных мужей». Для них создано среднее образование, где изучают латинскую грамматику, греческий язык, риторику и философию. В стране создавалось четыреста семьдесят девять мест учителей чтения и двести тридцать шесть мест преподавателей латыни, риторики, греческого языка и философии. Эта концепция системы образования, которую создал Помбал (рудиментарный уровень начального образования; высшее образование для элиты; среднее образование, предназначенное главным образом для подготовки к высшему), сохранится в общих чертах в национальной системе базового образования почти до наших дней.
В том же, 1772 г. был обнародован новый университетский устав, сменивший систему управления времен Жуана III. Отставание португальской системы высшего образования было значительным; совершенно не известны новые достижения в философии и в науках за последние два века; имен Ньютона, Декарта, Лейбница, Локка в Коимбре никогда не слышали. Обучение опиралось на разбор заучиваемых наизусть аристотелевских комментариев и помимо своей устарелости, было к тому же слишком элементарным. Реформа Помбала радикально изменила как структуру учебного процесса, так и методику и методологию обучения. Были созданы два новых факультета — математический и философский. Посещение занятий на некоторых кафедрах первого уровня было обязательным как подготовительный этап для усвоения остальных курсов. Философский факультет соответствовал сегодняшним факультетам естественных наук и включал курсы по естественным наукам, экспериментальной физике и химии. В методах возобладали рационалистический и экспериментальный подход (по крайней мере так было записано в уставах). Была запрещена старая традиция учебы по размноженным текстам лекций; переведены несколько иностранных учебников и введена обязательная учеба по книгам. Особенно важными являлись реформы в изучении права и медицины. В первом отказались от комментирования толкований и был принят метод историзма (объяснение юридических институтов через исследование исторического процесса их формирования). Следствием этого стало углубленное изучение португальской истории. В медицине вводилось практическое обучение и работа студентов в городской больнице, приписанной к университету. Были созданы физическая лаборатория, ботанический сад, анатомический театр, астрономическая обсерватория, университетская типография. Приглашались иностранные преподаватели (известно пять таких случаев) для руководства кафедрами, для которых совершенно не могли найти руководителей в Португалии. В то же время старые преподаватели продолжали работать на новых кафедрах, где сохраняли прежние традиции преподавания.
В целом университетская реформа Помбала была чрезвычайно смелой и прогрессивной даже в сравнении с другими европейскими университетами того времени. Несмотря на это, научные результаты, достигнутые в Коимбре в следующие десятилетия, не стали большим шагом вперед. В 1800 г. университетское руководство вернулось к практике обысков в студенческих общежитиях для изъятия запрещенных книг. В 1778 г. некоторые из наиболее видных преподавателей подверглись преследованиям: был арестован геометр Жозе Анаштасиу да Кунья; среди предъявленных ему обвинений фигурировало почитание Вольтера. В том же году падре Авелар (Бротеру) бежал во Францию от преследований инквизиции.