Alle Litauens større institusjoner for høyere utdanning ligger i Vilnius. Den største og eldste er Vilnius universitet med nesten 23 000 studenter, som ble grunnlagt i 1579. Andre store utdanningsinstitusjoner er Det tekniske universitet, Mykolas Romeris universitet (et juridisk universitet) og det Pedagogiske universitet. Ut over dette er det en rekke spesialiserede utdanningsinstitusjoner med universitetsstatus som General Jonas Žemaitis militærakademi i Litauen, Litauens akademi for musikk og teater, Vilnius kunstakademi, den Nationale M. K. Čiurlionis skole for kunst og European Humanities University, samt over 40 forskningsinstitutter.