芝加哥大學的學術單位主要包括本科學院部（Undergraduate College）、4所研究生院（Graduate Schools）、6所職業學院（Professional Schools）、繼續教育學院（Continuing Education School）和附屬學校等。
1）本科學院部
芝加哥大學本科學院（Undergraduate College）提供50個主修專業和28個輔修專業的理學學士和文學學士。學制四年，大致分為自然科學、生命科學、人文科學、社會科學和交叉學科五個方向。
2）研究生院
研究生院（Graduate Schools）分為四個學部，2014年秋季學期共有3468名研究生（博士及碩士）：
2.1）數理學部 （Physical Sciences Division），1024名研究生（2014年秋）
天文與天體物理系
化學系
計算機科學系
地球物理系
數學系
物理系
統計系
生物物理動力學研究所
計算研究所
恩里科·費米研究所（Enrico Fermi Institute, 高能物理與天體物理）
詹姆斯·弗蘭克研究所（James Franck Institute, 材料科學與工程）
史蒂文諾維奇金融數學中心
2.2）生物學部 （Biological Sciences Division），461名研究生（2014年秋）
2.3）人文學部 （Humanities Division），819名研究生（2014年秋）
弗蘭克人文科學研究所
2.4）社會科學部 （Social Sciences Division），1164名研究生（2014年秋）
人類學系
人類比較發展學系
歷史系
經濟系
政治科學系
心理系
社會思想系
社會學系
3）職業學院
芝加哥大學擁有六所職業學院（Professional Schools）：
布斯商學院 （Booth School of Business）
法學院 （Law School）
神學院（Divinity School）
哈里斯公共政策學院（Harris School of Public Policy Studies）
普利茲克醫學院 （Pritzker School of Medicine）
社會服務管理學院（School of Social Service Administration，SSA）
3.1）法學院
芝加哥大學法學院由捐助者約翰·洛克菲勒始建于1902年，該校自成立以來一直是美國最富聲譽的法學院之一 ——2018-19年US NEWS“全美最佳法學院”排名中，芝加哥大學法學院排名第4。
芝大法學院對于社會科學在法學中的運用起到了重要的推動作用，尤其以法律經濟學研究中心而著稱。 在法學院任教的諾貝爾經濟學獎獲得者羅納德·科斯、美國聯邦第七巡回法院理查德·A·波斯納法官、弗蘭克H.伊斯特布魯克（Frank H. Easterbrook）法官、丹尼爾R.費舍（Daniel R. Fischel）教授等都是法律經濟學的領軍人物，而法律經濟學領域的奠基人、《法律經濟學期刊》（Journal of Law and Economics）的創刊人亞倫·戴雷科特亦是芝加哥大學法學院教授、芝加哥經濟學派重要人物之一。 此外，多位美國聯邦最高法院大法官、司法部長曾畢業或執教于芝大法學院。 第44任美國總統貝拉克·奧巴馬從1992年到2004年也在此擔任憲法講師。
美國大學多使用4.0分制或字母分級制，在嚴峻的就業壓力下，大多數美國法學院均出現分數逐漸膨脹甚至取消評分等級的趨勢芝加哥大學法學院因為長期使用一套獨有的155~186鐘形曲線評分系統而著稱。該系統的目的是嚴格控制評分，避免分數膨脹，保證分數的客觀價值。
3.2）布斯商學院
芝加哥大學商學院創建于1898年，是美國最知名的商學院之一，也是首個授予博士學位和開設EMBA課程的商學院、首個產生諾貝爾獎獲得者的商學院。2008年11月芝加哥大學商學院正式將學院改名為芝加哥大學布斯商學院（University of Chicago Booth School of Business），此次更名是為了紀念“有效市場假說”創立者尤金·法瑪（Eugene F. Fama）的弟子、芝大商學院校友大衛·布斯（David Booth）于2008年11月6日捐贈3億美元。
芝加哥大學商學院領先采用學系式方法進行商業研究，其方法已經獲得其他商學院所效仿。商學院學術獨立、教學方法強調理論基礎，和哈佛商學院的案例教學形成鮮明比較，各成一派。芝加哥大學商學院的擁有國際知名的教學人員，并且在多項領域擁有一流實力，包括金融、策略、國際商業、企業領導、整體管理、經濟、會計、市場行銷及其創新的EMBA課程——此課程的校園分設于新加坡、倫敦與芝加哥，參加該課程的學員將在所有三個校園上課。
坐落在新加坡的亞洲校園創辦于2000年9月，位于陳旭年宅第（House of Tan Yeok Nee），這是一座經過保留翻新的歷史建筑物，建造于1885年，擁有各種先進設施，而布斯商學院計劃從2014年起在香港開設EMBA課程。
3.3）普利茲克醫學院
芝加哥大學醫學院于1927年成立，是芝加哥大學生物科學系的醫學博士授予單位，為紀念芝加哥普利茲克家族（凱悅酒店集團的創始人）的慈善捐助而于1968年改名為芝加哥大學普利茲克醫學院（Pritzker School of Medicine）。1989年，著名肝膽外科學家Christoph Broelsch 在芝大醫學院成功完成了人類歷史上第一臺活體肝臟移植手術。
普利茲克醫學院在US NEWS 2018~2019年度全美最佳醫學院排行榜中位列第16名。該學院因艾滋病研究、婦女健康和初級護理方面的學術成就而著稱。醫學院20%的研究生同時輔修大學的其它專業課程，并可獲得由芝加哥大學布斯商學院、社會服務管理學院、法學院等聯合頒發的學位。普利茲克醫學院至今已有12位校友、教授以及研究人員曾獲得諾貝爾生理學或醫學獎。
3.4）哈里斯公共政策學院
哈里斯公共政策學院在US NEWS 2018~2019年度全美最佳公共政策學院中位列第3名。該學院在經濟公共政策、衛生公共政策以及國際關系政策中享譽盛名，教員中有兩位諾貝爾獎獲得學者與包括小布什期間財政部長和奧巴馬期間資深顧問在內的若干美國前高級官員。
4）附屬學校
芝加哥大學實驗學校（UChicago Laboratory Schools）由曾任芝大教授的美國教育思想家、實用主義哲學家約翰·杜威于1896一手創辦用于美國教育實驗學校，是芝大所屬的一所全日制綜合性私立學校。學校提供從幼兒教育到小學、初中、高中12個年級的課程教育，很多美國名人均畢業于該校。此外，芝大名下還有四所公立的特許學校以及為殘疾兒童開設的海德公園日校。
