Jawa Timur merupakan provinsi dengan jumlah perguruan tinggi negeri terbanyak di Indonesia. Di Surabaya terdapat Universitas Airlangga (Unair), Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Universitas Negeri Surabaya (Unesa; dahulu IKIP Surabaya), Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya (PPNS), Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS), Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur (UPN Veteran Jatim) dan UIN Sunan Ampel (dahulu IAIN Sunan Ampel). Di Malang terdapat Universitas Brawijaya (Unibraw), Universitas Negeri Malang (UM), Politeknik Negeri Malang (POLINEMA), dan Universitas Islam Negeri (UIN). Di Jember terdapat Universitas Jember, Politeknik Negeri Jember (POLIJE). Di Madiun terdapat Universitas Merdeka Madiun, IKIP PGRI Madiun, STISIP Muhammadiyah Madiun, Politeknik Negeri Madiun, dan Institut Kereta Api Madiun, dan Politeknik Banyuwangi (POLIWANGI) yang akan dijadikan Politeknik Negeri.
Perguruan tinggi negeri termuda di Jawa Timur adalah Universitas Trunojoyo, yang terdapat di Kabupaten Bangkalan. Untuk perguruan tinggi kedinasan, di Surabaya terdapat Akademi Angkatan Laut (AAL), dan di Malang terdapat Sekolah Tinggi Akuntansi Negara (STAN Malang). Malang dikenal dengan sebutan Kota Pelajar, karena banyaknya perguruan tinggi di kota ini. Perguruan tinggi swasta terkemuka di Jawa Timur antara lain Universitas Kristen Petra (UKP), Universitas Katolik Widya Mandala (UKWM), STIKES Katolik St. Vincentius a Paulo Surabaya, dan Universitas Surabaya (UBAYA) di Surabaya, serta Universitas Muhammadiyah Malang, Universitas Merdeka, Institut Teknologi Nasional, Universitas Merdeka Malang, Universitas Gajayana Malang, dan Universitas Kanjuruhan Malang di Malang.
Jawa Timur juga dikenal sebagai provinsi yang memiliki sejumlah pondok pesantren ternama. Sedikitnya terdapat 1.500 pondok pesantren yang menyebar di hampir semua kabupaten. Pondok pesantren Gontor adalah sebuah pondok pesantren (ponpes) modern yang terdapat di Ponorogo. Kabupaten Jombang dikenal sebagai kota santri, karena memiliki pondok pesantren yang cukup banyak, di antaranya Ponpes Tebuireng, dan Ponpes Darul Ulum.
