复高考后，尹参加了恢复高考后的第一届高考，并成为红军中学的高考状元。他在志愿填报时，先后填报了北京医科大学、天津医科大学、天津大学和南开大学，在老师强烈建议下他报考清华大学无线电和计算机专业，但后来被调剂至建筑工程系。1983年，尹海林以第一名的成绩从清华大学建筑系建筑学专业本科毕业。在工作期间，尹海林曾在南开大学经济学系攻读政治经济学在职硕士学位。在任天津市规划局副局长期间，尹海林在天津大学建筑学院攻读城市规划专业在职博士学位，师从天津大学建筑学院院长曾坚教授。2004年，尹海林取得博士学位的毕业论文题目