北卡羅萊納州擁有55座公私立大學，其中不乏全美頂尖的高等學府及研究機構。
北卡州立大學 (NCSU) North Carolina State University
建校於1887年的北卡州立大學是所公立的研究型大學，隸屬北卡羅萊納大學系統的一部份。目前該校註冊學生數在三萬三千名以上，為北卡州規模最大的高等學府。北卡州立大學向來以其工程、設計、生命科學、食品科學、農業、紡織等學科著名，每年為社會培育出各一百項不同學科的學士、碩士，及博士生。 《普林斯頓美國大學排名》(Princeton Reviews)及《美國新聞與世界報導》(U.S. News & World Report)的權威美國大學排名皆對北卡州立大學有極高的評價。同時，北卡州立大學百年紀念校園(Centennial Campus)更為企業界與學界間的合作模式立下典範。北卡州立大學、杜克大學及北卡大學教堂山分校，分別是組成北卡州著名研究三角園區的三個角所在。
北卡羅萊納大學教堂山分校(UNC)
The University of North Carolina at Chapel Hill
位於教堂山的北卡羅萊納大學教堂山分校建校於1795年，是全美最古老的公立大學，同時屬於研究型大學。目前擁有約兩萬八千名學生，提供學士、研究生等逾250種學科學習，其中最著名的是法學、管理學、醫藥學等。 《商業周刊》(Business Week)及《美國新聞與世界報導》(U.S. News & World Report)對該校的教學及研究都給予極高評價。北卡大學教堂山分校與北卡州立大學，及杜克大學，分別是組成北卡州著名研究三角園區的三個角所在。
杜克大學 Duke University
位於杜蘭市(Durham)的杜克大學是所私立的研究型大學。該校前身為1838年設立的三一學院(Trinity College)，之後於1892年遷至現址，並改以該校主要捐款者美國實業家詹姆士‧杜克為名。杜克大學目前共有大學部及研究所學生逾13,400名。根據2011年版《美國新聞與世界報導》(U.S. News & World Report)的權威美國大學排名，杜克大學的大學部排名高居全美第九，而其醫學院、法學院、公共事務、護理，以及商學院等排名也在全美第六到第十五之間。另外，杜克大學每年在研究方面的支出預算為全美前十大。杜克大學與北卡州立大學及北卡大學教堂山分校，分別是組成北卡州著名研究三角園區的三個角所在。
威克森林大學 Wake Forest University
位於溫斯頓‧沙隆(Winston-Salem)的威克森林大學為一所私立的研究型大學。該校於1835年成立，並於1956年遷至現址。根據2011年版《美國新聞與世界報導》(U.S. News & World Report)的權威美國大學排名報告，威克森林大學整體平均排名列全美第25名，其中大學部的教學更高居第12名。目前註冊學生約七千名，大學部有37項學科，研究所以科學及藝術等學科為名，另外，法學院、商學院及醫學院亦享譽全國。
截至目前為止，北卡羅萊納州共有16所公立大學及39所私立大學。
北卡羅萊納州16所公立大學：亦即北卡羅萊納大學系統
University of North Carolina System
（按字母順序排列）
- Appalachian State University
- East Carolina University
- Elizabeth City State University
- Fayetteville State University
- North Carolina A&T State University
- North Carolina Central University
- North Carolina State University
- UNC Asheville
- UNC Chapel Hill
- UNC Charlotte
- UNC Greensboro
- UNC Pembroke
- UNC School of the Arts
- UNC Wilmington
- Western Carolina University
- Winston-Salem State University
北卡羅萊納州39所私立大學：（按字母順序排列）
- Barton College
- Belmont Abbey College
- Bennett College
- Brevard College
- Cabarrus College of Health Sciences
- Campbell University
- Catawba College
- Chowan College
- Davidson College
- Duke University
- Elon University
- Gardner-Webb University
- Greensboro College
- Guilford College
- High Point University
- Johnson C. Smith University
- Lees-McRae College
- Lenoir-Rhyne University
- Livingstone College
- Louisburg College
- Mars Hill College
- Mid-Atlantic Christian University
- Meredith College
- Methodist University
- Montreat College
- Mount Olive College
- North Carolina Wesleyan College
- Peace College
- Pfeiffer University
- Piedmont Baptist College
- Queens University of Charlotte
- Saint Andrews Presbyterian College
- Saint Augustine's College
- Salem College
- Shaw University
- Southeastern Baptist Theological Seminary
- Wake Forest University
- Warren Wilson College
- Wingate University
北卡羅萊納社區學院系統 North Carolina Community College System
北卡羅萊納社區學院系統是由遍布州內各地58所社區學院所組成，透過各項嚴謹實用的進修教育，銜接高中與大學教育間的差距，提高學生能力，因應全球化市場的挑戰與機遇。社區學院提供各項在職訓練、終身教育及升學轉校輔導等。目前共有逾80萬名學生於北卡社區學院系統裡進修。