У першій половині ХІХ ст. середню освіту давали чотирирічні гімназії, що існували в усіх губернських і деяких повітових містах, зокрема в Україні їх було 19. Вони утримувалися за рахунок державних коштів та частково міських прибутків. У гімназіях вивчалася російська, латинська, грецька, французька мови, математика, історія, географія та інші дисципліни. Після їх закінчення юнаки діставали право вступу до університетів або на державну службу, але тільки вихідці з дворянства та чиновництва.
У 1864 р. був затверджений новий статут для гімназій. Створювалися повні гімназії (семикласні) і неповні (чотирикласні) двох типів – класичні й реальні. Перші давали класичну освіту й готували випускників до вступу в університет, другі – практичні знання (фізика, математика, хімія) та можливість навчання у вищих спеціальних закладах. Утворення реальних гімназій диктувалося необхідністю забезпечити освіченими кадрами підприємства. 1871 р. їх було перетворено на реальні училища, введено 7-й додатковий клас, який давав право вступати до технічних вузів. У пореформену добу набула розвитку жіноча середня освіта. З 1860 р. розпочалося створення жіночих училищ з семирічним терміном навчання. Перші жіночі гімназії в Україні були відкриті у Києві (1850 р.) та Полтаві (1860 р.). З 1870 р. у жіночих гімназіях було запроваджено 8-й клас, який призначався для підготовки учительок і виховательок.
Хоча середні освітні заклади проголошувалися загальностановими, вони були розраховані переважно на дітей дворян, чиновників та буржуазії; вихідці з незаможних верств суспільства фактично були позбавлені можливості вчитись у класичних гімназіях. Крім того, як пережиток феодальної доби існували станові середні навчальні заклади закритого типу: інститути шляхетних дівчат, кадетські корпуси, приватні пансіони, де навчалися виключно діти дворян.
Середня й професіональна освіта в українських губерніях Російської імперії на початку ХХ ст., відбиваючи вимоги часу, перебувала на піднесенні. У Київському учбовому окрузі кількість чоловічих і жіночих гімназій та реальних училищ протягом 1901-1911 рр. зросла вдвічі, а загальна кількість таких навчальних закладів в Україні становила 385. Плата за навчання була дуже високою, що фактично зберігало становий характер освіти. У 1911 р. у тому ж окрузі 80% гімназистів становили діти дворян, чиновників, буржуазії й духовенства.
У ХІХ ст. набула розвитку вища освіта. У 1805 р. було відкрито Харківський університет, який стає центром національного відродження. Його було засновано за приватною ініціативою, головним чином В.Каразіна, на кошти харківського дворянства й купецтва. 1834 р. було відкрито Університет св. Володимира в Києві, до складу якого входили філософський, юридичний, згодом медичний (1842) факультети. Його першим ректором став професор М.Максимович. 1863 р. університети отримали автономію. Але у 1884 р. її було скасовано, а університети передано під контроль попечителів навчальних округів.
Крім того, створювалися вищі навчальні заклади, що об’єднували гімназичний та університетський курси: Волинська гімназія у Кременці (1805-1832 рр.), Рішельєвський ліцей в Одесі (1817 р.), при якому існував Інститут східних мов для підготовки перекладачів (1828-1855 рр.), Гімназія вищих наук у Ніжині (1820 р.), згодом перетворена у математичний (1832 р.), а потім юридичний (1840 р.) ліцей. У 1865 р. на базі Рішельєвського ліцею в Одесі був відкритий Новоросійський університет.
Економічний і культурний розвиток країни прискорив появу спеціальних вищих навчальних закладів: Ніжинського історико-філологічного інституту, Харківського ветеринарного інституту (1873 р.). Першим вищим технічним закладом в Україні став Південноросійський технологічний інститут у Харкові (1885 р.). У 1898 р. було створено Київський політехнічний інститут у складі хімічного, механічного, інженерного та сільськогосподарського відділень. Серед професорів інституту були відомі вчені М.Артем’єв, С.Реформаторський, В.Кирпичов, який став його першим ректором. 1899 р. у Катеринославі почало діяти вище гірниче училище.
Характерною рисою у розвитку вищої освіти в Україні на початку ХХ ст. було створення мережі вищих навчальних закладів для жінок. У 1903 р. в Одесі було відкрито Вищі жіночі педагогічні курси, які з 1906 р. отримали історико-філологічний та фізико-математичний факультети; після 17-річної перерви відновили діяльність Вищі жіночі курси у Києві (1906 р.), створені такі ж курси у Харкові (1907 р.), які крім двох традиційних факультетів мали юридичне відділення.
Свої особливості у ХІХ ст. мав розвиток освіти у Східній Галичині, Північній Буковині й Закарпатті, які перебували у складі Австрійської імперії. Кількість шкіл постійно зменшувалась, українська мова витіснялась німецькою та польською. На 1841 р. початковою освітою у Галичині було охоплено лише 14% дітей. Подібне становище було на Закарпатті та в Північній Буковині. Під час революції 1848-1849 рр. у Галичині діяло 60 недільних шкіл з українською мовою навчання, а на Закарпатті – 9, але згодом вони підпали під вплив церкви.
У результаті реформи 1869 р. в імперії було запроваджено обов’язкове навчання для дітей віком від 6 до 14 років, а школи були передані під нагляд світських органів. За шкільним законом від 1895 р. початкові галицькі школи поділялися на два типи: нижчий (сільський) – трикласні та вищий (міський) – шестикласні. Після закінчення нижчих шкіл не можна було здобути середню освіту.
На Закарпатті австро-угорський уряд здійснював політику мадяризації навчання, але й цими школами у 1890-х рр. було охоплено менше 50% дітей шкільного віку. У Північній Буковині діяло лише 305 початкових шкіл, а закон про загальнообов’язкове навчання практично не здійснювався.
Гімназії, які давали середню освіту, були переважно католицькі. З 1856 р. в них було скасовано вивчення української мови. На 1899 р. українські гімназії залишилися лише у Львові й Перемишлі, а в Коломиї, Тернополі та Чернівцях – окремі гімназичні класи. На середину ХІХ ст. у Східній Галичині було 8 гімназій, на Буковині – 1, на Закарпатті – 9. Крім того, існували приватні професійні школи.
Вища освіта в західноукраїнських землях зосереджувалася у Львівському університеті, Реальній (або торгівельній, 1817 р.), Ветеринарній (1897 р.), Технічній (1844 р.) академіях у Львові (остання була згодом реорганізована у політехнічний інститут), Чернівецькому ліцеї. Львівський університет складався з філософського, теологічного, юридичного та медичного факультетів. Викладання провадилося латинською, німецькою та польською мовами. Австрійський уряд не чинив перешкод для вступу українцям лише на богословський факультет, який готував сільських священиків.
Головною проблемою шкільної освіти в Західній Україні було її недостатнє фінансування з боку цісарського уряду. За бюджетними асигнуваннями у 1912 р. на одного жителя Галичини припадало коштів вчетверо менше, ніж у центральних австрійських провінціях. Друга освітня проблема краю – це скорочення кількості або повне закриття шкіл з українською мовою навчання й заміна викладання польською, румунською або німецькою мовами. Так, у Закарпатті на 1907 р. всі українські школи були закриті, кількість змішаних шкіл, де викладання велося двома мовами – українською та німецькою або румунською – зменшилось з 306 у 1902 р. до 30 у 1914 р. Внаслідок такої політики властей у краї був досить високий відсоток неписьменних – 70% (у Галичині – 63%), хоча в цілому на 1912 р. у тій же Галичині діяло 5,8 тис. початкових шкіл.
На початку ХХ ст. кількість гімназій та реальних училищ у західноукраїнських землях впродовж 1900-1910 рр. подвоїлась. У Галичині функціонували 61 гімназія й 13 реальних училищ (5 гімназій з українською мовою навчання; 20% всіх гімназистів – українці). З 13 гімназій та 1 реального училища Буковини у 1910 р. лише в одній викладання велося українською мовою, а у двох – німецькою та українською. У всіх 3 гімназіях Закарпаття викладання велося лише угорською мовою.
Українському студентству західноукраїнських земель після наполегливої боротьби вдалося домогтися від австрійських властей відкриття у Львівському й Чернівецькому університетах кількох українських кафедр. В цілому ж, освіта в українських землях як Російської, так і Австро-Угорської імперій не задовольняла потреб суспільства.
Новий етап у розвитку української освіти розпочався після Лютневої революції 1917 р. Хоча політика Тимчасового уряду була гальмуючим елементом, велику роль у цей час відіграли українські громадські організації, яки утримували на власні кошти українські школи, друкували підручники, організовували літні учительські курси тощо. У березні 1917 р. було відкрито дві українські гімназії у Києві, невдовзі – університет у Катеринославі, консерваторію у Харкові, сільськогосподарський інститут в Одесі. У жовтні розпочав діяльність Український народний університет (Київ) та Український учительський інститут (Житомир). До початку навчального року відкрилось більше 50 українських середніх шкіл, які існували на приватні або громадські кошти.
Велику роль у розвитку національної освіти відіграла Центральна Рада, яка проголосила основним завданням освітньої політики відродження рідної мови і школи. У червні 1917 р. було створено Генеральне секретарство освіти на чолі з І.Стешенком, яке взяло на себе функції керівництва справою освіти в Україні. Влітку 1917 р. секретарство почало призначати губернських і повітових комісарів освіти, завданням яких було проведення українізації школи. Після проголошення УНР до секретарства перейшло управління всіма освітніми установами в Україні. Було скасовано шкільні округи і замість них утворено комісаріати освіти. Національним меншинам забезпечувався вільний розвиток рідної мови та освіти. Управління освітою кожної нації здійснювалося через відділи освіти при Генеральних секретарствах польських, єврейських, російських справ та національні ради освіти. У листопаді 1917 р. були відкриті Українська Педагогічна Академія та Українська академія мистецтв у Києві.