При Екатерине II, по мнению ряда авторов, возникла первая система образования в России. Работа городских школ (с 1768 г.) основывалась на классно-поурочной системе. Открывались училища. Положено начало женскому образованию. Академия наук стала одной из ведущих в Европе. Была основана Российская академия (1783), многое сделавшая для изучения русского языка и словесности. Появились Вольное экономическое общество (1765), работали вольные типографии. Были основаны Эрмитаж (1764) и Публичная библиотека в Петербурге (1795). В обеих столицах появились педагогические училища. Екатерина II направляла жизнь учебных заведений. Для своих внуков Александра и Константина сама составила программу учебных занятий. В 1773 г. при Екатерине II для развития горнозаводского дела было основано Санкт-Петербургское горное училище. В 1779 г. Танцевальная школа была преобразована в Театральную школу (с 1829 г. – Императорское петербургское Театральное училище) с балетными классами – первое в Петербурге и в России специальное учебное заведение, готовившее артистов. Для подготовки учителей народных училищ в Петербурге в 1783 г. было создано Петербургское главное народное училище, из состава которого выделилась в 1786 г. Учительская семинария. В 1788 г. Петербургскую Духовную семинарию преобразовали в Главную Духовную семинарию. Открытием Смольного института было положено начало женскому образованию в России.
Учебные заведения для подготовки высококвалифицированных кадров в Санкт-Петербурге открывались по сути дела каждое десятилетие. В 1798 г. открылось Училище корабельной архитектуры, преподавателями которой были заложены основы инженерного дела в области судостроения. Наследником училища в настоящее время является Высшее военно-морское инженерное училище им. Ф. Э. Дзержинского. В 1799 г. на базе медико-хирургического училища была основана Петербургская медико-хирургическая академия (МХА). В 1808 г. МХА была возведена в ранг «первых учебных заведений империи», стала именоваться Императорской. Звание академика МХА давало права, обязанности и привилегии членов Академии наук. Главное здание МХА (ныне Военно-медицинская академия) было построено в стиле русского классицизма (1798, архитектор А. Порто).
Учебные заведения, созданные на протяжении XVIII в., по-прежнему не готовили достаточного числа чиновников, офицеров, инженеров, других специалистов. Сохранялась значительная нехватка подготовленных квалифицированных кадров. До 1800 г. выпуски инженеров были незначительны – 2–4 человека в год. Всего в инженеры, а также в инженерные войска с 1762 по 1819 гг. поступили 219 человек. Это была капля в сравнении с морем потребностей страны.
К началу ХIХ в. Россия отставала в культурном отношении от некоторых западноевропейских стран. В 1802 г. было создано Министерство народного просвещения, первое подобное специальное государственное учреждение. В 1809 г. был издан знаменитый указ о чинах, подписанный Александром I по предложению М. М. Сперанского. Согласно новым правилам на государственной службе никто не мог получить чин коллежского асессора и выше, не имея свидетельства об окончании университета или о сдаче соответствующих экзаменов. Были созданы университеты в различных городах страны.
Новые вузы появились и в Санкт-Петербурге. В 1803 г. в Царском Селе было создано Практическое лесное училище, которое уже в 1811 г. было преобразовано в Лесной институт в Санкт-Петербурге. В 1809 г. по инициативе известного государственного деятеля Н. П. Румянцева возник Институт Корпуса инженеров путей сообщения. Царскосельский (с 1843 г. – Александровский) лицей был создан как закрытое учебно-воспитательное заведение для детей потомственных дворян. Он был основан в 1810 г., открыт в 1811 г. в Царском Селе. В 1828 г. был основан Петербургский технологический практический институт. Дворянским высшим юридическим закрытым учебным заведением было открытое в 1835 г. в Петербурге Императорское училище правоведения.
В первой половине XIX в. дальнейшее развитие получило женское образование. В 1828 г. в Петербурге число частных училищ и пансионов для девиц составило 45. Из профессиональных учебных заведений для женщин был известен Повивальный институт, находившийся в Ведомстве императрицы Марии Федоровны.
В правление Александра II одной из великих реформ стала университетская. Через два с небольшим года после отмены крепостного права (19 февраля 1861 г.) 18 июня 1863 г. царь подписал новый университетский устав, являвшийся типовым и остающийся самым либеральным за всю историю отечественной высшей школы. В 1860–1870-х гг. началось формирование неправительственного сектора высшей школы. По инициативе интеллигенции и при финансовой помощи буржуазии стали возникать новые учебные заведения. Правда, их выпускники не получали права на чин и сословные привилегии.