Первые школы в Прикаспии появились в конце ХIХ века. В те времена в каждой школе работало не больше двух учителей. Шли годы и в 1915 году в Прикаспии насчитывалось уже 133 школы, в которых обучалось около 5 тысяч детей.

Основными типами русско-казахских школ были аульная школа грамоты с двухлетним сроком обучения и волостное одноклассное училище с четырехлетним сроком обучения.

По состоянию на 1.01.2006 г. система среднего образования области включает в себя 200 общеобразовательных школ, в том числе 65 школ в г. Атырау. 10 cредне-специальных учебных заведений расположены в г. Атырау и 1 в Жылыойском районе в г. Кульсары. В г. Атырау имеется 3 высших учебных заведения.

За счет реорганизации и открытия новых школ увеличилось количество малокомплектных школ. Имеются как национальные общеобразовательные школы, так и смешанного типа.

В образовательную структуру области входят различные образовательные учреждения инновационного типа: гимназии, лицеи, авторские, именные школы, профтехлицеи, специализированные школы с эстетическим уклоном, английская, турецкая специализированные школы.

Для материального поддержания детей из социально-необеспеченных семей органами образования области принимаются меры по созданию в каждой школе Фонда всеобуча. В настоящее время такие фонды существуют практически во всех школах.

Сеть школ-интернатов представляют общеобразовательные школы-интернаты общего типа, специальные, санаторий-школа-интернат для детей с малыми и затихающими формами туберкулеза, детский дом.

Одним из старейших средних специальных учебных заведений области является нефтяной техникум, а ныне политехнический колледж, открытый в Гурьеве в 1930 году.

Хорошо поставлено обучение в Педагогическом училище им. К Дутбаева, Медицинском училище им. А. Сундетова, Музыкальном училище им. Д. Нурпеисовой, культурно-просветительном училище.

В Атырауской области 2 государственных высших учебных заведений - Атырауский государственный университет имени Халела Досмухамедова и Атырауский институт нефти и газа.

Атырауский государственный университет имени Халела Досмухамедова был открыт в 1950 г. как учительский институт. При институте было открыто три отделения: физико-математическое, филологическое и естественно-географическое - и пять кафедр: педагогики, физики и математики, русского языка, географии и естествознания, марксизма-ленинизма. В настоящее время Атырауский Государственный Университет дает возможность получить образование по естественным, гуманитарным, экономическим, юридическим наукам, изобразительному искусству и музыке. 37 специальных кафедр, готовящих высококвалифицированные кадры по 43 специальностям, являются структурными подразделениями 8 факультетов: факультета экономики, финансов и управления, факультета математики, физики и информационных технологий, факультета мировых языков, юридического факультета, гуманитарного факультета, факультета педагогики, психологии и искусства, факультета естествознания, факультета заочного ускоренного обучения

Атырауский институт нефти и газа (АИНГ) является ведущим специализированным государственным вузом Республики Казахстан, который осуществляет подготовку высококвалифицированных специалистов и решает актуальные научные проблемы для нефтегазовой отрасли страны. В настоящее время институтом ведется подготовка по 33 специальностям высшего профессионального образования по дневной, заочной и сокращенной формам обучения. В институте работают 43 доктора наук и профессоров, более 81 кандидатов наук и доцентов.

В Атырау находится филиал Инженерной академии РК, на базе которой решаются крупные научно-технические проблемы региона и готовятся кадры высшей квалификации.

Казахский научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт (КазНИГРИ) Министерства геологии и охраны недр Республики Казахстан - крупное специализированное научное учреждение по нефти и газу.

КазНИГРИ внес большой вклад в развитие минерально-сырьевой базы Казахстана. При непосредственном участии его коллектива открыты и разведаны нефтегазовые месторождения на Южном Магышлаке, в междуречье Урал-Волга, на полуострове Бузачи, а также все известные на сегодня месторождения в боратовых зонах Прикаспийской впадины.

Основные научные направления деятельности института:
- изучение геологического строения и выявление закономерностей формирования и размещения нефтяных и газовых месторождений на территории Казахстана;
- прогнозная и промышленная оценка ресурсов нефти и газа;
- совершенствование технологии бурения на нефть и газ, способов приготовления и регулирования свойств буровых и цементных растворов.

В последние годы научные интересы института направлены на развитие связей с различными инофирмами. Так, на основе договора с СП "Тенгизшевройл" выполнена работа по исследованию глубинных проб нефтяного месторождения Тенгиз, результаты которых стали неотъемлимой частью при определении эффективного метода разработки этого гигантского месторождения.