Tartto tunnetaan Viron koulutus- ja opetusalalla jo vuodesta 1630, jolloin kaupunkiin perustettiin ensimmäinen lyseo ja kaksi vuotta myöhemmin Tarton yliopisto, josta on kehittynyt myös suurin osa Tarton tutkimuslaitoksista. Tutkijoiden vuosisatoja kestänyt tasokas työ ja lukuisat kansainväliset hankkeet ovat tuoneet Tartolle maailmanlaajuisesti tunnetun tiedekaupungin maineen. Tartto kuuluu vuodesta 2015 tiede- ja kulttuurikaupunkien sekä Unescon kirjallisuuskaupunkien verkostoon.
Suurin osa Tarton tutkimuslaitoksista on tiiviissä yhteistyössä Tarton yliopiston kanssa – ne ovat joko kasvaneet siitä tai liitetty yliopistoon. Tarton yliopisto on ainoa yliopisto Virossa, jossa on tieteellistä toimintaa lääketieteen, sosiaalitieteiden, humanististen tieteiden, taiteiden sekä luonnon- ja eksaktien tieteiden alalla eli ainoa klassista universitas-tyyppiä edustava yliopisto. Kansainvälisen Web of Science -tietojärjestelmän mukaan Tarton yliopisto kuuluu 1 % viitatuimpien yliopistojen ja tutkimuslaitosten joukkoon kymmenellä eri tieteenalalla. On luotu useita innovatiivisia, maailmanlaajuisestikin kiinnostavia tutkimuslaitoksia: Eesti Biokeskus, SA Eesti Geenikeskus, SA Eesti Geenivaramu jne. Tarton yliopisto on perustanut tieteellisten tutkimustulosten käytäntöön soveltamiseksi teknologian instituutin, joka toimii yhteistyössä yritysten kanssa, joissa halutaan hyödyntää yliopiston tietoja. Tarton yliopistoon yhdistettävien tutkimuslaitosten lisäksi Tartossa on vielä useita muita tutkimuslaitoksia, mm. Viron kirjallisuusmuseo, Tarton tiedepuisto, Viron tiedeagentuuri, SA Archimedes jne. Myös Viron opetus- ja tiedeministeriö sijaitsee juuri Tartossa.
Tartto tunnetaan opiskelijakaupunkina – täkäläiset korkeakoulut houkuttelevat kaupunkiin vuosittain viisinumeroisen määrän opiskelijoita. Vanhimman ja arvostetuimman alma materin lisäksi Tartossa on 10 muuta korkeakoulua, joissa voi myös suorittaa tiedepohjaisen tutkinnon ja osallistua tieteelliseen tutkimukseen. Vuonna 1951 Tarton yliopistosta itsenäiseksi oppilaitokseksi erottautunut Viron maatalousyliopisto on keskittynyt maatalouselämään liittyviin toimialoihin: yliopistossa harjoitetaan kansainvälisellä tasolla tutkimus- ja kehitystyötä kaikilla maatalouteen ja elämän ylläpitämiseen vaadittavien resurssien kestävään käyttöön sekä elinympäristön säilyttämiseen liittyvillä monitieteellisillä osa-alueilla. Alansa asiantuntijoita kouluttavat myös Viron ilmailuakatemia, Tarton taidekorkeakoulu, Korkeampi uskontotieteen seminaari, Uskontotieteen instituutin Tarton teologinen akatemia, Tarton terveydenhuollon korkeakoulu, Puolustusvoimien yhdistetyt oppilaitokset, Baltian puolustuskorkeakoulu, Viron yrityskorkeakoulu Mainorin Tarton opetuskeskus sekä Viron musiikki- ja teatteriakatemian Tarton laitos. Tietoa opiskelupaikan hakemisesta, aineista ja opiskelusta saa kyseisten korkeakoulujen kotisivuilta. Tietoa erilaisista opiskelijajärjestöistä ja -mahdollisuuksista löytyy tietojärjestelmästä OLE ROHKEM. Lisätietoa tutkimus- ja kehittämislaitoksista saa Tarton kaupungin kotisivulta.
Tartossa voi korkeakoulujen lisäksi opiskella myös hyvätasoisissa ammattioppilaitoksissa: kaupungin ylläpitämistä kouluista Tarton ammattiopetuskeskuksessa ja valtion ylläpitämistä Tarton taidekoulussa, Heino Ellerin nimeä kantavassa Tarton musiikkiopistossa ja Viron merenkulkuakatemian merikoulun Tarton yksikössä. Elinikäistä opiskelua tukevaa opetusta tarjoavat Tarton aikuislukio, Tarton yliopiston avoin yliopisto, Viron maatalousyliopiston avoin yliopisto, Tarton taidekorkeakoulu ja Tarton ammattiopetuskeskus. Kesken jääneitä peruskoulu- ja/tai lukio-opintoja voi jatkaa Tarton aikuislukiossa.
Varhaiskasvatus sekä peruskoulu- ja lukiotason opetus ovat myös merkittävässä asemassa. Tarttolaiset vanhemmat voivat valita lapselleen sopivan melkein 50 päiväkodin joukosta. Perheen pienimmille tarjoavat vanhempien työaikana hoitoapua monet kaupungin ylläpitämät ja yksityiset lastenhoitopaikat. Kaupunki varmistaa kaikille 7-17-vuotiaille oppivelvollisille lapsille paikan n lähimmästä peruskoulusta. Tarton kaikki 21 peruskoulua ovat allekirjoittaneet laatusopimuksen, jolla vakuutetaan, että kouluissa tuetaan oppilaiden monipuolista ja kokonaisvaltaista kehitystä. Tartossa toimii peruskoulujen lisäksi kuusi yhdistettyä peruskoulu-lukiota ja neljä lukiota. Tarkempaa tietoa kouluista löytyy ARNO-tietojärjestelmästä, jonka kautta tapahtuu myös kouluun hakeminen.
Oma osansa Tarton opetusverkostossa on myös erilaisilla harrastuspiireillä ja -kerhoilla. Kaupungissa on monta harrastustoimintaan keskittynyttä laitosta, joissa voi harrastaa mm. erilaisia tanssilajeja, valokuvausta, robottitiedettä, luonnontieteitä ja paljon muuta – on vain pystyttävä valitsemaan laajasta tarjonnasta mieluisin. Harrastustoiminnasta saa lisätietoa Tarton kulttuuri-ikkunasta (Tartu Kultuuriaken). Kaupungin ylläpitämistä sekä yksityisistä harrastuskouluista saa tietoa Tarton kaupungin kotisivulta ja kulttuuriosastosta.
