Образовательная система Серовского городского округа представлена всеми ступенями образования: от дошкольного до высшего профессионального.  По состоянию на 01.01.2009 г. на территории городского округа функционирует 83 образовательных учреждения разных организационно-правовых форм, различных типов и видов, среди которых доминируют муниципальные образовательные учреждения. Образовательный системокомплекс Серовского городского округа по состоянию на 01.01.2008 г. представлен 64 муниципальными образовательными учреждениями разных типов и видов: 36 дошкольных учреждений (3468 детей посещают данные учреждения). Среди этих учреждений 35 муниципальных дошкольных учреждений, 1 детский сад является структурным подразделением Северного педагогического колледжа. Ведётся строительство нескольких детских садов.

Осуществлены в 2008 году пристрои к детским садам № 34,41 и 42. 22 общеобразовательных школ, в которых обучаются около 8000 человек. (1 — школа начального общего образования, 6 школ основного общего образования, 15 школ среднего (полного) общего образования, в том числе 2 школы с углублённым изучением предметов и 3 школы с профильным обучением), общеобразовательная школа-интернат № 5 школа-интернат основного общего образования, 7 учреждений дополнительного образования (Центр эстетического воспитания, Центр детского творчества, Детско-юношеская спортивная школа, межшкольный учебный комбинат, оздоровительно-образовательные центры «Чайка» и «Весёлый бор», художественная и музыкальная школы). Также в городе есть 2 школы-интерната, детский дом-школа и кадетская школа-интернат, межшкольный учебный комбинат. С 2006 г. в городе функционирует МОУ ДО «Информационно-методический образовательный центр», учредителем которого является отраслевой орган администрации Серовского городского округа Управление образования.
12 средне-специальных учреждений города Серова обучает примерно 3700 человек. Это Серовский политехнический техникум, Серовский металлургический техникум, Серовское медицинское училище, Уральский государственный лесотехникум, Железнодорожное училище № 62, Профессиональное училище № 54, Профессиональное училище № 55, Профессиональное училище № 128 и некоторые другие.

Число ВУЗов города последнее время увеличивается. В них обучается около 3300 человек. ВУЗы:
    * Уральский государственный технический университет (УГТУ-УПИ)
    * Академия труда и социальных отношений
    * Уральская государственная юридическая академия (УрГЮА)
    * Уральский государственный экономический университет (УрГЭУ)
    * Уральский гуманитарный институт (УрГИ)[18]
    * Уральский государственный педагогический университет (УрГПУ)
    * Гуманитарный университет (ГУ)
    * Международный институт менеджмента и рынка.

Ведётся строительство филиала Уральской государственной юридической академии, в котором обучение будет вестись по очной форме обучения.