Hà Nội ngày nay vẫn là trung tâm giáo dục lớn nhất Việt Nam. Năm 2009, Hà Nội có 677 trường tiểu học, 581 trường trung học cơ sở và 186 trường trung học phổ thông với 27.552 lớp học, 982.579 học sinh. Hệ thống trường trung học phổ thông, Hà Nội có 40 trường công lập, một vài trong số đó có chất lượng giảng dạy và truyền thống lâu đời, như Trung học Chuyên Hà Nội - Amsterdam, Trung học phổ thông chuyên Nguyễn Huệ, Trung học Chu Văn An, Trung học Trần Phú. Bên cạnh các trường công lập, thành phố còn có 65 trường dân lập và 5 trường bán công. Hà Nội cũng là địa điểm của ba trường trung học đặc biệt, trực thuộc các trường đại học, là Trường Trung học phổ thông Chuyên Ngoại ngữ thuộc Trường Đại học Ngoại ngữ, Đại học Quốc gia Hà Nội, Trường Trung học phổ thông chuyên Khoa học Tự nhiên thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và Trường Trung học phổ thông Chuyên thuộc Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Các trường trung học chuyên này là nơi tập trung nhiều học sinh phổ thông ưu tú không chỉ của Hà Nội mà còn của toàn Việt Nam. Cùng với các trung học danh tiếng, hệ thống giáo dục của thành phố vẫn duy trì những trường bổ túc và cả các lớp học xóa mù chữ. Sau khi Hà Tây được sát nhập vào thành phố, Hà Nội hiện đứng đầu Việt Nam về số lượng người không biết chữ. Theo thống kê của Bộ Giáo dục và Đạo tạo Việt Nam năm 2008, toàn thành phố có gần 235.000 người mù chữ trên tổng số 1,7 triệu người của cả quốc gia.