Một số đại học được đặt ở Melbourne, bao gồm các trường như Đại học Deakin, Đại học La Trobe, Đại học Monash, Đại học RMIT, Đại học Kỹ thuật Swinburne, Đại học Melbourne và Đại học Kỹ thuật Victoria.

Các trường đại học ở Melbourne có các cơ sở trên khắp nước Úc và cả ở nước ngoài. Đại học Swinburne có các cơ sở ở Malaysia, trong khi Monash có một trung tâm nghiên cứu có trụ sở tại Prato, Ý. Đại học Melbourne, trường đại học lâu đời thứ hai ở Úc, được xếp hạng đầu tiên trong số các trường đại học Úc trong bảng xếp hạng trường đại học quốc tế năm 2016 THES. Phụ trương Giáo dục Đại học lần thứ 2016-2017 xếp hạng Đại học Tốt nhất 33 của Đại học Melbourne, và Đại học Monash được xếp hạng 74. Cả hai đều là thành viên của Nhóm Tám, liên minh các trường đại học hàng đầu của Úc cung cấp giáo dục toàn diện và hàng đầu.

Tính đến năm 2017 Đại học RMIT xếp thứ 17 trên thế giới về nghệ thuật và thiết kế, và thứ 28 về kiến ​​trúc. Trường Đại học Công nghệ Swinburne, có trụ sở tại ngoại ô thành phố Melbourne của Hawthorn, được xếp hạng 76th-100th trên thế giới về vật lý học của Xếp hạng Học vấn Các trường Đại học Thế giới, làm cho Swinburne trở thành trường đại học duy nhất của Úc nằm ngoài Nhóm Tám để đạt được một đánh giá hàng đầu trong một kỷ luật khoa học. Đại học Deakin duy trì hai cơ sở lớn ở Melbourne và Geelong, và là trường đại học lớn thứ ba ở Victoria. Trong những năm gần đây, số sinh viên quốc tế tại các trường đại học Melbourne đã tăng lên nhanh chóng, kết quả của một số lượng ngày càng tăng cho sinh viên trả phí đầy đủ. Giáo dục ở Melbourne được giám sát bởi Bộ Giáo dục và Phát triển Trẻ thơ Victoria (DEECD), có vai trò là "cung cấp tư vấn chính sách và lập kế hoạch cho việc giáo dục".

Melbourne cũng là nơi có nhiều trường cao đẳng thần học, bao gồm Trường Thần học Presbyterian, Trường Thần học Cải cách, Trường Ridley và Trường Thần học Melbourne.