17e-19e eeuw: Bloei, verval en herleving
Utrecht bloeide in de zeventiende eeuw ondanks de concurrentie van de oudere universiteiten van Leiden (1575), Franeker (1585) en Groningen (1614) en van de illustere scholen van Harderwijk (1599, universiteit vanaf 1648) en Amsterdam (1632). Vooral Leiden was een geduchte concurrent van Utrecht. Daarom moesten er de nodige investeringen worden gedaan. Er kwam een hortus botanicus op het bolwerk Sonnenborgh en de Smeetoren kreeg drie jaar later een sterrenwacht.
De Universiteit Utrecht trok veel studenten uit het buitenland aan, met name Duitsers, Engelsen en Schotten. Zij waren getuigen van de intellectuele en theologische strijd die de aanhangers van de nieuwe filosofie (Descartes woonde een tijd lang in Utrecht) leverden met de aanhangers van de orthodoxe theoloog Voetius.
In de achttiende eeuw ging het minder goed met de Utrechtse universiteit. In de Franse tijd (1806-1813) werd de Universiteit Utrecht zelfs officieel gedegradeerd tot 'école secondaire' (middelbare school).
Na de oprichting van het Koninkrijk der Nederlanden kreeg de Utrechtse universiteit in 1815 haar oude rechten terug, ook al was zij niet langer een stedelijke Universiteit Utrecht. Met Leiden en Groningen werd Utrecht een rijksuniversiteit (zogenaamde 'hoogeschool'). Utrecht speelde een prominente rol in de opbloei van de Nederlandse natuurwetenschap. Rond 1850 vormde zich een zogenaamde 'Utrechtse school' in de natuurwetenschappen, met als kopstukken de hoogleraren Harting, Mulder, Buys Ballot en Donders. Zij introduceerden in Nederland het onderwijslaboratorium als oefenplaats voor hun studenten.