Karlovy Vary mají několik gymnázií, která poskytují všeobecné vzdělání a připravují studenty na vysokoškolské studium. Gymnázium Karlovy Vary je jedním z nejznámějších.
Ve městě se nachází také několik odborných škol a učilišť, které nabízejí vzdělání v různých technických a praktických oborech. Tyto školy připravují studenty na konkrétní povolání a často spolupracují s místními podniky.
Karlovy Vary nejsou tradičním univerzitním městem, ale existuje zde pobočka některých vysokých škol a univerzit, které nabízejí vysokoškolské programy. Například Západočeská univerzita v Plzni má své pracoviště i v Karlových Varech.
Vyšší odborné školy nabízejí specializované vzdělání v oblastech jako je ekonomika, zdravotnictví, sociální práce a další. Tyto školy poskytují vyšší odborné vzdělání, které je zaměřené na praxi.
Ve městě působí několik jazykových škol, které nabízejí kurzy angličtiny, němčiny a dalších cizích jazyků. Tyto školy poskytují výuku pro děti, dospělé i firmy.
Karlovy Vary mají také umělecké školy, které se zaměřují na hudbu, výtvarné umění, tanec a divadlo. Tyto školy poskytují vzdělání v oblasti umění a kultury pro děti i dospělé.