学术方面,斯坦福大学与旧金山北湾的加州大学伯克利分校共同构成了美国西部的学术中心。据相关机构统计,截止至2015年共有60位诺贝尔奖得主在斯坦福大学工作或学习过,位列世界第八;而据泰晤士高等教育官方统计,斯坦福大学在21世纪获得诺贝尔奖人数位居世界第一。截止2016年4月,有20位斯坦福校友或教授获得图灵奖(计算机最高奖),仅次于伯克利(22位)位列世界第二;另有7位斯坦福教授获得过菲尔兹奖(数学最高奖),位列世界第九。2015-16年,斯坦福大学在ARWU世界大学学术排名中位列世界第二,在QS和泰晤士高等教育世界大学排名中均位列世界第三,在usnews世界大学排名中位列世界第四。斯坦福大学的研究机构由院系实验室、大学与工业合作的研究中心、政府设在大学的研究中心以及独立研究机构四种类型组成,四类研究机构总共包括122个研究单位,分别是70个中心(Center)、16个实验室(Lab)、10个研究所(Institute),以及各种项目(Project)、论坛(Forum)、计划(Program)、研究组(Group)等其他研究机构25个,其中独立科研机构共有12个,其中工程类5个,人文社会科学类7个,根据学校官网统计,科研机构已经承担了斯坦福大学科研总量的20%,学校的多数学术活动和项目都是由科研机构举办的。其他隶属斯坦福的研究机构包括:SLAC国家加速器实验室(前身为斯坦福线性加速器中心)、斯坦福国际研究中心(原在大学校园内,现为独立机构)、胡佛战争、革命及和平学院(公众政策研究的智库)及哈索·普拉特纳设计研究学院(与波茨坦大学的哈索·普拉特纳研究学院合作的一个跨学科设计学院)。苏联曾经由于无法在自己的图书馆内找到1917年三月的“真理报”(第一期)副本,而不得不求助胡佛学院提供一份原版的微缩胶片存档。斯坦福大学基金雄厚,经费充足,教学设备也极为充裕,设有30个图书馆,不仅藏书八百万多万册,而且全电脑化管理。校内设有7000多部电脑供学生使用,亦设有多个电脑室及电脑中心为学生提供服务。学生可利用网络与校内的师生联系。有能容纳85000人的体育馆、高尔夫球场和游泳池等,充分体现了校园面积大的好处。斯坦福大学图书馆与学术信息资源(SULAIR)收藏了九百万册书刊、二十六万册稀有书籍、一百五十万电子书档案、一百五十万视听材料、六百万微缩胶片存档及过千个其他电子文档,为全球最大及最多元化的学术图书库之一。