すべての市立幼稚園（3園）が、私立幼稚園の経営圧迫を主な理由に、多くの市民の反対を押し切って、2006年度末に廃止された。跡地は公設民営の保育園や幼保一元化施設となっている。私立幼稚園は市内に16園あり、それぞれが独自の方針と内容で幼児教育にあたっている。東京都知事の認可を受けた幼稚園類似施設として、国際基督教大学教会幼児園がある。
中学校区を単位として、市内のすべての公立小中学校が小中一貫校へと移行する予定。既存の施設や6・3制区分はそのままに、9年間の一貫したカリキュラムの実践によって小中学校間の連携を図るというのが主な特色となっている。また、保護者や地域住民が学校運営を支えるとともに、学校を地域コミュニティの場とする「コミュニティ・スクール」制度を導入する。その第一弾として2006年4月には、第二中学校区の3校（第二小学校・井口小学校・第二中学校）が小中一貫校「にしみたか学園」として開校した。
にしみたか学園 - 第二中学校区
にしみたか学園三鷹市立第二小学校（野崎）
にしみたか学園三鷹市立井口小学校（井口）
にしみたか学園三鷹市立第二中学校（野崎）
2008年4月開校予定
連雀学園 - 第一中学校区（第四小学校・第六小学校・南浦小学校・第一中学校）
東三鷹学園 - 第六中学校区（第一小学校・北野小学校・第六中学校）
おおさわ学園 - 第七中学校区（大沢台小学校・羽沢小学校・第七中学校）
2009年4月開校予定
第三中学校区（第五小学校・高山小学校・第三中学校）
第四中学校区（第三小学校・第七小学校・第四中学校）
第五中学校区（中原小学校・東台小学校・第五中学校）
小学校
市立（すべての小学校がホームページを開設）
第一小学校 （新川）
第二小学校 （野崎） - 小中一貫校にしみたか学園に移行。
第三小学校 （上連雀）
第四小学校 （下連雀）
第五小学校 （井の頭）
第六小学校 （下連雀）
第七小学校 （上連雀）
大沢台小学校 （大沢）
高山小学校 （牟礼）
南浦小学校 （下連雀）
中原小学校 （中原）
北野小学校 （北野）
井口小学校 （井口） - 小中一貫校にしみたか学園に移行。
東台小学校 （中原）
羽沢小学校 （大沢）
私立
明星学園小学校 （井の頭）
中学校
市立（すべての中学校がホームページを開設）
第一中学校 （下連雀）
第二中学校 （野崎） - 小中一貫校にしみたか学園に移行。
第三中学校 （牟礼）
第四中学校 （上連雀）
第五中学校 （新川）
第六中学校 （新川）
第七中学校 （大沢）
私立
明星学園中学校 （井の頭）
國學院大學久我山中学校 （牟礼） - 住所表示は「東京都杉並区久我山一丁目」であるが、学校施設の約40%が三鷹市牟礼一丁目である。
高等学校
都立
三鷹高等学校 （新川） - 三鷹町立高校として発足し、後に都立に移管した歴史を持つ。定時制は2007年度から募集停止。2010年度より中高一貫校として新たに開校することが予定されている。
私立
明星学園高等学校 （牟礼）
大成高等学校 （上連雀） - 校内に「風のミュージアム」があり、屋上に風力発電装置を備える。
國學院大學久我山高等学校 （牟礼） - 住所表示は「東京都杉並区久我山一丁目」であるが、学校施設の約40%が三鷹市牟礼一丁目である。
法政大学中学高等学校 （牟礼） - 2007年度より男女共学の中高一貫校として、武蔵野市吉祥寺東町より東京女子大学牟礼キャンパス跡地に移転。
大沢にはキリスト教系の大学が多く所在する。
杏林大学 三鷹キャンパス （新川） - 付属病院と看護専門学校を持つ。
国際基督教大学 （大沢）
ルーテル学院大学 （大沢）
東京神学大学 （大沢）
東京大学 天文学教育研究センター（大沢）
総合研究大学院大学 天文学専攻（大沢）
関連施設
東京大学三鷹国際学生宿舎（新川） - 三鷹高校そばにある。以前は三鷹寮と呼ばれた。
東京大学井之頭学寮（下連雀）- 2006年3月31日廃止。
東京大学第二武蔵野寮（大沢）- 現在は廃止され、住宅用地となっている。
東京大学馬術場（大沢）
市域はJR中央線、京王井の頭線、京王線、西武多摩川線によって囲まれているが、市域内にある路線、駅は少ない。以下の3駅も他市区との境界にある。ただし、市域内ではない駅でも十分利用可能な駅はいくつかある（武蔵境駅、吉祥寺駅、つつじヶ丘駅、仙川駅など）。