Etter high school gikk Gronkowski på University of Arizona som en Pre-Business major og spilte for Arizona Wildcats fra 2007 til 2009 under hovedtrener Mike Stoops. Som en freshman i 2007 tok han imot 28 pasninger for 525 yards og seks touchdowns. Han ledet laget med 18,8 yards per mottakelse og satte en skolerekord for mottatte yards av en tight end. Han ble utnevnt til freshman All-American, Rivals.com freshman All-American, freshman Pac-10 og All-Pac-10 honorable mention.