De opening van de Universiteit van Utrecht vond plaats op 26 maart 1636. De universiteit telde niet meer dan enkele tientallen studenten en er werkten zeven hoogleraren aan vier faculteiten: de filosofische, die een propedeutische opleiding aan alle studenten bood en de drie hogere faculteiten, de theologische, de juridische en de medische.

Utrecht bloeide in de zeventiende eeuw ondanks de concurrentie van de oudere universiteiten van Leiden (1575), Franeker (1585) en Groningen (1614) en van de illustre scholen van Hardewijk (1599; universiteit 1648) en Amsterdam (1632). Vooral Leiden was een geduchte concurrent van Utrecht. Daarom moesten er de nodige investeringen worden gedaan. Er kwam een hortus botanicus op het bolwerk Zonnenburg en de Smeetoren kreeg drie jaar later een sterrenwacht.

De universiteit trok vele studenten uit het buitenland aan, met name Duitsers, Engelsen en Schotten. Zij waren getuigen van de intellectuele en theologische strijd die de aanhangers van de nieuwe filosofie (Descartes woonde een tijd lang in Utrecht) leverden met de aanhangers van de orthodoxe theoloog Voetius.

In de achttiende eeuw ging het minder goed met de Utrechtse universiteit. In de Franse tijd (1806-1813) werd de universiteit zelfs officieel gedegradeerd tot 'école secondaire' (middelbare school).

Na de oprichting van het Koninkrijk der Nederlanden in 1814 kreeg de Utrechtse universiteit haar oude rechten terug. Leiden, Groningen en Utrecht waren de drie rijksuniversiteiten (zgn. 'hoge scholen') van de nieuwe staat. Leiden kreeg de titel van 'eerste' hoge school. Maar Utrecht speelde een prominente rol in de opbloei van de Nederlandse natuurwetenschap. Rond 1850 vormde zich de zogenaamde 'Utrechtse school' in de natuurwetenschappen, met als kopstukken de hoogleraren Harting, Mulder, Buys Ballot en Donders. Zij introduceerden in Nederland het onderwijslaboratorium als oefenplaats voor hun studenten.

Locaties van de Universiteit Utrecht zijn over de stad verspreid. De meeste faculteitenen zijn gevestigd in de Uithof, een gebied dat net oostelijk van de stad ligt, en net ten zuiden van De Bilt. Twee grote faculteiten (Letteren en Rechten) zijn gevestigd in de binnenstad.