В 1868 г. городской голова Иван Андреевич Милютин, столкнувшись с нехваткой квалифицированных кадров для своего механического завода, решил открыть в Череповце техническое училище. И в 1869 г. на средства "Торгового дома бр. Милютиных и К" училище с шестилетним сроком обучения было открыто и получило название Александровского в честь будущего императора Александра III. Учебные планы и программы для него разрабатывались в Череповце, т.к. в столицах ничего подходящего не оказалось. Училище находилось в ведении Министерства финансов и готовило мастеров, машинистов, чертёжников. Оно было доступно для всех сословий, в конце XIX в. здесь обучались дети из многих губерний России, а в очереди за выпускниками российские предприятия стояли десятилетиями. Из стен Александровского технического училища вышли знаменитый летчик Валерий Чкалов, известный хирург Николай Амосов.
В 1872 г. состоялся первый набор в Реальное училище; в 1873 г. для него было построено новое здание на окраине города. Среди реалистов первого набора был будущий профессор И.Н. Воскресенский, судостроитель, основатель Ленинградского кораблестроительного института. Учился в Реальном училище и Игорь Лотарев – будущий поэт Игорь Северянин.
Не менее давними являются традиции и в педагогическом образовании. В 1875 г. в городе была открыта учительская семинария (ранее существовали летние курсы по подготовке учителей), приглашены преподаватели из С.-Петербурга и других городов России. Располагалась она «на окраине города, в местности мало заселённой...». Семинарии принадлежал большой участок земли, где размещались сад, огород, теплицы, парники, пасека, конюшня, ферма, мастерские. Доходы от хозяйства шли на завтраки учащимся (ломоть чёрного хлеба и чай) и на помощь нуждающимся семинаристам. За 44 года существования Череповецкая учительская семинария подготовила около 600 квалифицированных учителей.
После 1917 года система подготовки специалистов в Череповце не раз подвергалась изменениям. В 1919 г. Учительская семинария была преобразована в Череповецкий институт народного образования (ЧИНО) с трёхлетним курсом обучения. Управлял институтом в традициях того времени совет ЧИНО, куда входили преподаватели, лаборанты, студенты. Текущей жизнью руководило правление института. Первым председателем правления был назначен профессор Н.А. Бунаковский. В институте преподавали – будущий детский писатель Ю.В. Цеханович, профессор ЛГПУ им. Герцена С.Е. Ляпин. Студентов и преподавателей постоянно привлекали на ликвидацию неграмотности, субботники, воскресники и т.п. Преподавателей не хватало. Осенью 1921 г. ЧИНО, не сделавший ни одного выпуска, был преобразован в педтехникум повышенного типа; затем подобные учебные зведения стали называться педучилищами. В 1939 г. на его базе был открыт двухгодичный Учительский институт с тремя отделениями: русского языка и литературы, физико-математическое и естественно-географическое. Летом 1941 г. состоялся первый выпуск ЧУИ, тогда же институт был временно закрыт, здания и имущество были переданы военному ведомству.
Институт возобновил работу с 1 сентября 1944 г. Работали два факультета: историко-филологический и физико-математический, с 1950/51 учебного года – физико-математический и русского языка и литературы.
В 1954 г. Череповецкий учительский институт был преобразован в Череповецкий государственный педагогический институт (ЧГПИ) с четырёхлетним курсом обучения и двумя факультетами: филологическим и физико-математическим, в 1959 г. к ним добавился педагогический факультет. В ЧГПИ работали такие известные преподаватели, как Р.Н. Попов, М.И. Сидоренко, А.И. Ященко, Л.Я. Маловицкий, Н.А. Ёрохов и др. Созданное Р.Н. Поповым студенческое научное общество воспитало целую плеяду филологов, именами которых гордится вуз: Н.В.Володина, С.Ю Лаврова, А.В. Чернов и др.
Традиции подготовки технических специалистов не прервались и после революции. Правда, существовавшие училища были преобразованы в средние специальные учебные заведения. Но новое время требовало новых учебных заведений. В 1956 г. Северо-Западный политехнический институт заочного обучения открыл Череповецкий УКП (учебно-консультативный пункт), затем преобразованный в филиал СЗПИ с одним химико-металлургическим факультетом. С развитием промышленного и гражданского строительства в Череповце был открыт строительный факультет Вологодского политехнического института (ВоПИ). В 1986 г. на базе индустриального факультета ЧФ СЗПИ и строительного факультета ВоПИ был организован Череповецкий филиал ВоПИ, в 1993 г. преобразованный в Череповецкий государственный индустриальный институт (ЧГИИ), который в 1996 г. вошел в состав Череповецкого государственного университета. С техническими вузами Череповца связаны имена таких учёных, как Э.А. Гарбер, В.П. Егоров, В.С. Грызлов, А.Л. Кузьминов, Н.И. Шестаков, Н.М. Федорчук и др.
Сегодня ЧГУ – это единственный классический университет и крупнейшее высшее учебное заведение Вологодской области, являющееся действительным членом Евразийской Ассоциации университетов. В его составе – пять институтов: гуманитарный, металлургии и химии, педагогики и психологии, инженерно-экономический, три факультета: физико-математический, общих гуманитарных и социально-экономических дисциплин, общих математических и естественнонаучных дисциплин. Обучение ведется в соответствии с государственной лицензией на право ведения образовательной деятельности и государственной аккредитацией по 44 специальностям и направлениям. В ЧГУ обучается более 9500 студентов и более 260 аспирантов. Занятия проводят свыше 500 преподавателей, из которых более 60 – доктора наук; около 300 – кандидаты наук. Университет осуществляет фундаментальные, поисковые и прикладные научные исследования более чем по 20 основным направлениям, которые соответствуют приоритетным направлениям развития науки и техники и профилю подготовки специалистов в университете.
ЧГУ участвует в научных и учебных программах сотрудничества с ведущими высшими учебными заведениями России, программах международного сотрудничества. ЧГУ является участником программы NISCUPP партнерства университетов Северо-Запада России и США, сотрудничает с Фейрфилдским университетом в США, осуществляет постоянные контакты с Немецким культурным центром им. Гёте в Санкт-Петербурге и Москве, сотрудничает с немецкой службой академических обменов - DAAD. Ряд кафедр ведет научные исследования при прямой финансовой поддержке зарубежных организаций, в числе которых: Министерство образования Австрии; Конгресс США; Отдел образования и культуры Госдепартамента США; Отдел образования и культуры Посольства США в г. Москве; Европейская ассоциация; Институт Международного образования - представительство программы Фулбрайт в России; Институт перспективных российских исследований (Фонд Джорджа Ф. Кеннана) при поддержке Мичиганского университета (США); Фонд Джона Д. и Кэтрин Т. Макартуров, АНО "ИНО-Центр" г. Москва.
Университет осуществляет совместные культурно-просветительские и образовательные программы с учреждениями, организациями и предприятиями, находящимися в Череповце и других городах Вологодской области.