В 1768 году была создана сеть городских школ, основанных на классно-урочной системе. Активно стали открываться училища. При Екатерине уделено особое внимание развитию женского образования, в 1764 году были открыты Смольный институт благородных девиц, Воспитательное общество благородных девиц. Академия наук стала одной из ведущих в Европе научных баз. Были основаны обсерватория, физический кабинет, анатомический театр, ботанический сад, инструментальные мастерские, типография, библиотека, архив. 11 октября 1783 года основана Российская академия.

Вместе с тем историки невысоко оценивают успехи в области образования и науки. А.Труайя указывает, что работа академии строилась в основном не на выращивании собственных кадров, а на приглашении именитых зарубежных учёных (Эйлер, Паллас, Бёмер, Шторх, Крафт, Миллер, Вахмейстер, Георги, Клингер и др.), однако «пребывание всех этих учёных в Петербургской академии наук не обогатило сокровищницу человеческих знаний. Об этом же пишет В.О.Ключевский, ссылаясь на свидетельство современника Манштейна. То же относится к образованию. Как пишет В.О.Ключевский, при учреждении Московского университета в 1755 г. в нём числилось 100 студентов, а спустя 30 лет – лишь 82. Многие студенты не могли сдать экзамены и получить диплом: так, за всё правление Екатерины ни один русский медик не получил учёного диплома, то есть не сдал экзамены. Учёба была организована плохо (обучение велось на французском или на латыни), а дворяне шли учиться весьма неохотно. Такой же недобор студентов был и в двух морских академиях, которые не могли набрать даже 250 учеников, положенных по штату.