区内有华工大学、华师大学、华农大学、暨南大学、广州大学等全日制普通高校27所，有广东广播电视大学等成人高校38所，有广东省农业科学院、广东省社会科学院以及中科院和省、市级研究所等科研院所57家。因此天河区又被称为广州市高校区、高科技密集区。
1.华南理工：大学是直属教育部的全国重点大学，坐落在南方名城广州，占地面积约405万平方米。校园分为三个校区，五山校区位于广州市天河区石牌高校区，校园内湖光山色、绿树繁花，民族式建筑与现代化楼群错落有致，文化底蕴深厚，是教育部命名的“文明校园”。
大学城校区位于广州市番禺区广州大学城内，是一个环境优美、设施先进、管理完善、制度创新的现代化校园；广州国际校区位于广州市番禺区创新城，与广州大学城隔岸相望。三个校区交相辉映，是莘莘学子求学的理想之地。
2.华南农业：大学是全国重点大学，广东省和农业部共建的“211工程”大学，广东省高水平大学重点建设高校。校园坐落在素有“花城”美誉的广州市，土地总面积8270余亩，其中天河五山校部4407余亩，增城教学科研基地3863余亩。
3.广州大学：是以国家重要中心城市“广州”命名的综合性大学，于2000年合并组建，有着近90年的办学传统。学校立足珠三角区位优势，强化大学的使命与担当，锐意改革，开拓进取，各项事业实现跨越式发展，成为一所快速发展、充满活力的大学，是广东省和广州市高水平大学建设高校。广州大学正在向国内一流、国际知名的高水平大学迈进。