Đại Từ là một trong những địa phương có nhiều trường học nhất tỉnh với 96 trường, trong đó, có 33 trường mầm non, 33 trường tiểu học và THCS có 30 trường.
Đại hội Đảng bộ huyện lần thứ XXIII, nhiệm kỳ 2015-2020 huyện đã đề ra Nghị quyết là đến năm 2020, tỷ lệ trường học trên địa bàn đạt chuẩn Quốc gia chiếm 95%. Qua hơn 2 năm triển khai thực hiện, huyện đã triển khai tích cực việc xây dựng các trường chuẩn quốc gia, quan tâm đầu tư xây dựng trường lớp, bổ sung cơ sở vật chất, công tác xã hội hoá giáo dục được đẩy mạnh. Nhờ đó, đến nay đã có thêm 11 trường được công nhận đạt chuẩn Quốc gia, nâng tổng số 92/96 trường, bằng 95,83%, trong đó có 13 trường đạt chuẩn Quốc gia mức độ 2. Như vậy đã vượt chỉ tiêu đề ra. Hiện nay, huyện đang tiếp tục bố trí kinh phí, tăng cường công tác xã hội hóa, vận động sự đóng góp của các đơn vị, doanh nghiệp để hoàn thiện các tiêu chí của 3 trường còn lại.