Thanh Hóa nổi tiếng hiếu học từ xưa, quê hương của nhiều nho sĩ. Trong thời kỳ phong kiến Thanh Hóa có 2 trạng nguyên, hàng trăm tiến sĩ, bảng nhãn, thám hoa (xếp thứ 7 toàn quốc sau Bắc Ninh, Hải Dương, Hà Nội, Nam Định,Hải Phòng, Hưng Yên).[22]

Nền giáo dục hiện tại của Thanh Hóa cũng luôn được xem là cái nôi nhân tài của Việt Nam. Năm 2008, trong kì thi tuyển sinh Cao đẳng và Đại học, Thanh Hóa có nhiều thủ khoa nhất nước.[23]

Trên địa bàn Thanh Hóa đến năm 2018 có 2 trường đại học công lập là: Đại học Hồng Đức, Đại học VH - TT - DL Thanh Hóa. Ngoài ra còn có nhiều cơ sở phân hiệu và hợp tác đào tạo vùng của các trường Đại học khác trong và ngoài nước: Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Đại học Công nghiệp TP.HCM, Đại học Y Hà Nội, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, đại học Công nghiệp Hà Nôi, đại học Nông lâm Thái Nguyên,... Tỉnh Thanh Hóa cũng có tới 11 trường cao đẳng và cao đẳng nghề, 18 trường trung cấp và trung cấp nghề, 1 trường dự bị đại học. (Xem thêm tại Danh sách trường đại học, cao đẳng và trung cấp tại Thanh Hóa)....

Hiện nay Thanh Hoá có 603 trường gồm 304 trường tiểu học, 245 trường trung học, 54 trường THPT,... Số học sinh đạt 952.000 em, là một trong những tỉnh có số học sinh cao nhất Việt Nam.