Đại học Istanbul, thành lập năm 1453, là cơ sở giáo dục Thổ lâu đời nhất ở thành phố. Ban đầu vốn là một trường học Hồi giáo, trường đã lập các khoa luật, y, khoa học và thế kỷ XIX và thế tục hóa sau khi nền Cộng hòa thành lập[216]. Đại học Kỹ thuật Istanbul, vốn là trường Kỹ thuật Hải quân Hoàng gia ra đời năm 1773, là đại học lâu đời thứ ba thế giới trong số các đại học chuyên về các ngành kỹ thuật[217][218]. Tính cả hai trường trên thì Istanbul có 8 đại học công lập[219], trong số các trường còn lại đáng kể là Đại học Mỹ thuật Mimar Sinan-học viện nghệ thuật chính của Thổ Nhĩ Kỳ cho tới những năm 1970[166], Đại học Marmara, cơ sở đào tạo sau đại học lớn thứ ba đất nước. Đại học công lập trẻ tuổi nhất ở Istanbul là Đại học Istanbul Medeniyet (2010), cấp bằng đại học hai năm với mười một khoa khác nhau[220].

Trong khi hầu hết các trường đại học có uy tín ở Istanbul đều dựa vào chính phủ, thành phố cũng có một số các trường tư nổi tiếng. Đại học dân lập hiện đại đầu tiên ở Istanbul là Cao đẳng Robert, do một nhóm người từ Hoa Kỳ thành lập năm 1863; tuy nhiên từ năm 1971, các thành phần giáo dục đại học của nó trở thành trường công, tức Đại học Boğaziçi trong khi phần còn lại vẫn giữ tên gọi "Cao đẳng Robert" nhưng chỉ đào tạo ở bậc trung học[221][222]. Về danh nghĩa các đại học dân lập đã chính thức bị cấm ở Thổ Nhĩ Kỳ trước khi Hiến pháp năm 1982 ban hành, nhưng vào thời điểm đó đã có mười lăm "trường bậc cao" mà thực chất là các trường đại học ở Istanbul năm 1970. Sau khi có HIến pháp, trường đại học dân lập đầu tiên được lập là Đại học Koç năm 1992, và một thập kỷ sau đó có thêm 12 trường tư được lập[221]. Hiện nay, có ít nhất năm mươi trường dân lập ở thành phố, trong đó đáng chú ý là Đại học Thương mại Istanbul và Đại học Kadir Has[223].

Năm 2007, có khoảng 4350 trường phổ thông, khoảng một nửa trong số đó là các trường tiểu học; trung bình mỗi trường có 668 học sinh. Những năm gần đây, hệ thống giáo dục Istanbul đã mở rộng đáng kể; từ năm 2000 tới 2007, số lớp học và giáo viên tăng gần gấp đôi và số học sinh tăng hơn 60 phần trăm[224]. Trung học Galatasaray, thành lập năm 1481 với tên gốc là Trường Hoàng gia Cung điện Galata, là trung học lâu đời nhất ở Istanbul và là cơ sở giáo dục lâu đời thứ hai ở thành phố. Nó được xây dựng theo chiếu chỉ của Sultan Bayezid II, người tìm cách đem học sinh từ những nền tảng gia đình khác nhau tới cùng một môi trường nhằm tăng cường sức mạnh đế chế của ông[225]. Nó thuộc hệ thống Trung học Anatolia, những trường trung học công lập cao cấp đặt trọng tâm vào giảng dạy bằng ngoại ngữ. Chẳng hạn trường Galatasaray dạy bằng tiếng Pháp, trong khi các trường khác thường dạy tiếng Anh hoặc tiếng Đức bên cạnh tiếng Thổ[226][227]. Thành phố cũng có những trường trung học dành riêng cho người nước ngoài như Liceo Italiano thành lập từ thế kỷ XIX[228].

Một vài trường trung học Istanbul khác nổi tiếng do phong cách giảng dạy hoặc điều kiện tuyển sinh của nó. Trung học quân sự Kuleli, nằm ở Çengelköy dọc Bosphorus và Trung học Hải quân Thổ Nhĩ Kỳ, ở Đảo Hoàng tử, là các trường quân sự, bên cạnh ba học viện quân sự-Học viện Không quân Thổ Nhĩ Kỳ, Học viện Quân sự Thổ Nhĩ Kỳ và Học viện Hải quân Thổ Nhĩ Kỳ. Một trường quan trọng khác ở Istanbul là Trung học Darüşşafaka dạy miễn phí cho trẻ em mồ côi trên khắp đất nước. Darüşşafaka bắt đầu dạy từ lớp 4, giảng bằng tiếng Anh và từ lớp 6 thì thêm một ngoại ngữ thứ hai-tiếng Pháp hoặc Đức[229]. Các trường trung học nổi bật khác ở Istanbul có thể kể đến Kabataş Erkek Lisesi (thành lập năm 1908)[230] và Kadıköy Anadolu Lisesi (thành lập năm 1955)[231].