Cambrai est le siège d’un bassin de formation dépendant de l’Inspection académique du Nord (département) et de l’Académie de Lille.

Enseignement primaire public

Cambrai compte douze écoles maternelles et onze écoles élémentaires.

Enseignement secondaire

Établissements publics
Cambrai possède quatre collèges : Jules-Ferry (4 rue de Monseigneur-Guerry), Fénelon (place Fénelon), Lamartine (330 rue Gauthier) et Paul-Duez (1 Boulevard Paul-Bezin).
La ville accueille également les lycées généraux et technologiques Fénelon (place Fénelon) et Paul-Duez (1 boulevard Paul-Bezin) et les lycées professionnels Louise de Bettignies (boulevard Vauban) et Louis-Blériot (rue Gauthier).
Établissements privés
Le collège Jeanne d’Arc (25 boulevard de la Liberté), l’institution Notre-Dame de Grâce (collège et lycée, 31 boulevard de la Liberté) et le lycée technique La Sagesse (7 rue du temple).
Enseignement artistique
L’École nationale de musique et d’art dramatique.

Enseignement supérieur

Cambrai héberge deux antennes des universités de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC), et de Lille-2.
L’antenne de l’UVHC prépare aux diplômes suivants : DAEU A et B, master en sciences et technologies, mention agro-alimentaire, licence en sciences et technologies, mention agro-alimentaire, titre d’ingénieur-maître (IUP) en Génie des systèmes agro-industriels, licence en sciences et technologies, mentions informatique, mathématiques, sciences physiques.
L’IUT de Valenciennes, antenne de cambrai, prépare à l’obtention d’une Licence professionnelle Gestion de la production industrielle (GPI), option qualité, hygiène, sécurité et environnement (QHSE); Une Licence professionnelle Logistique globale est en prévision.
Enfin l’antenne de Lille 2 prépare à l’obtention d’une licence « mention droit » ou « mention administration économique et sociale », ainsi que trois licences professionnelles: management des PME PMI, transport de marchandises, métiers de la sécurité.
Les autres établissements d’enseignement supérieur à Cambrai sont l’École supérieure d’art de Cambrai et l’Institut de formation en soins infirmiers.