在中国近代发展过程中，天津就成为开教育风气之先、发展新式教育的中心域市。
19世纪末，维新变法活动在中国蓬勃兴起，为推广新观念，培育新人才，创办新型教育已成必然，一批洋务学堂从天津起步，不同层次、不同类型的新式学校如雨后春笋纷纷建立：中国近代的第一座电信学校、中国最早的以接受西医技术培训为主的军医学校、中国最早的法政学校、全国最早的警察学校和全国最早的女子师范学校都诞生在天津。1881年设立的北洋水师学堂和1885年设立的天津武备学堂分别是我国最早建立的近代海军学堂和培养新式陆军的军事学校，此外，1895年设立的以“小站练兵”闻名的近代先进的军事训练基地，诞生了中国第一支新式军队，称得上人才辈出、将相云集。
1895年10月2日，清光绪皇帝朱批在天津立案承办新型学校“中西学堂”。当月，首任督办盛宣怀（校长）在大营门外的梁家园设址建校（今解放南路海河中学及毗邻区域），次年更名为“北洋大学堂”，成为中国高等教育史上第一所新型的大学。学校首聘美国传教士丁家立为总教习。丁家立按美国哈佛、耶鲁大学学制，设头等学堂及工等学堂，学制均四年。头等学堂设法律、矿冶、土木工程、机械四种；二等学堂设英文、数学、地舆学、各国8鉴、格物学等二十几门课程。头等学堂相当于今天的大学本科二等学堂相当于大学的附中。该校初创之时以外籍教师为主，中籍教师为辅。经过几年经营，到1898年，该学堂就培养出中国第一批自己的新型大学的毕业生。
1900年，八国联军入侵天津，学堂校舍被德国占为军营，学堂也迫停办。
1903年，在当时直隶总督兼北洋大臣袁世凯的主持下，在天津西沾武备库重建“北洋大学”，并于4月27日正式复课。
1912年，该学堂更名为“北洋大学校”。1914年改为“国立北洋大学”。1928年并入北平大学为第二工学院。1929年又分出独立，更名为北洋工学院。
1937年，抗日战争爆发后，该校于7月23日与北大、北平师大迁往西安，合并成“西安临时大学”。1938年年初，学校迁往陕西汉中地区，更名为“国立西北联合大学”。1938年7月，该院与北平工业学院等合并，名为“西北工学院”。1946年，抗日战争胜利以后返回天津，重新命名为“国立北洋大学”。
1951年9月，与河北工业学院合并，定名为“天津大学”。1952年将校舍安在南开区七里台，同时进行了院系调整，使天津大学成为一所多学科型的工科类大学。建校百年来，为国家培养了10余万名莘莘学子。近代著名外交家顾维钧、革命先驱张太雷、经济学家马寅初、数学家秦汾、诗人徐志摩等无数先贤都曾在这里秉烛夜读，著名桥梁专家茅以升、化工专家侯德榜等知名学者也曾在此执鞭任教。
该校也开创了我国教育史上的六个第一，即我国近代创办的第一所高等学府；颁发了我国第一张大学毕业文凭；输送了我国首批大学毕业生到海外留学；培养了我国第一批硕士研究生；创办了我国首批高等教育学科；1951年院系调整之后定名为“天津大学”，成为国务院首批确定的16所国家级重点大学之一。
与天津大学毗邻的南开大学，是由近代著名爱国教育家张伯苓和严修于1919年创办的，周总理就是成立之初文科的第一期学生。抗日战争时期，南开大学与北京大学、清华大学在昆明组成举世闻名的西南联合大学，被誉为“学府北辰”。为国家和民族培养了一批优秀人才，周恩来、陈省身、吴大猷、曹禺等是其中的杰出代表。同样由严修和张伯苓于1904年发起创办的天津南开学校（南开中学的前身，南开中学现在校址就是南开学校旧址），先后培养出周恩来和温家宝两代总理、邹家华和钱其琛两位副总理、五十六位院士、三位清华大学的校长，以及数不清的英彦才俊，因而享誉中外。
