Tampereen kaupunki tarjoaa lukiokoulutusta noin 3 200:lle päivälukion ja noin 800 aikuislukion oppilaalle. Kaupungin ylläpitämiä päivälukioita on seitsemän, aikuislukioita yksi, ja muiden tahojen ylläpitämiä lukioita viisi.
Lukiokoulutus antaa paitsi hyvän yleissivistyksen ja kielitaidon, myös valmiuksia itsensä kehittämiseen ja jatko-opiskeluun. Kun on suorittanut ylioppilastutkinnon, voi pyrkiä hyvin monenlaisiin jatko-opintoihin.
Lukio-opiskelu on teoreettisempaa kuin peruskouluopiskelu, ja työtavat eroavat peruskoulun työtavoista: lukiossa itsenäinen työskentely korostuu. Lukiot tekevät paljon yhteistyötä muiden oppilaitosten, järjestöjen ja elinkeinoelämän kanssa.
Monet lukioista painottavat opetuksessaan jotakin ainetta: kuvataidetta, musiikkia, luonnontieteitä, liikuntaa, viestintää, ilmaisutaitoa, matematiikkaa ja tietotekniikkaa, kansainvälisyyttä, kieliä, ympäristöä ja luovaa osaamista.
Muutamalle tamperelaiselle lukiolle on myönnetty yleislukiona toimimisen rinnalle valtakunnallinen erityistehtävä, jonka perusteella ne voivat poiketa valtakunnallisesta tuntijaosta: Tammerkosken lukio on kuvataidepainotteinen, Sammon keskuslukiossa taas voi opiskella urheilulinjalla ja viestintälinjalla. Tampereen lyseon lukion IB-linjalla puolestaan saa englanninkielistä opetusta ja siellä on mahdollista suorittaa kansainvälinen ylioppilastutkinto. Yksityinen Tampereen yhteiskoulun lukio painottaa ilmaisutaitoa.
Omin opetussuunnitelmallisin ratkaisuin on Tampereella toteutettu Hatanpään lukion musiikkipainotus, Hervannan lukion matematiikkapainotus sekä Tampereen lyseon lukion Eurooppalinja.
Lukiokoulutus ja ammattikoulutus voidaan yhdistää: opiskelijoilla on mahdollisuus suorittaa valinnoistaan riippuen kolmen tai neljän vuoden aikana koko lukio, ylioppilastutkinto ja ammattitutkinto. Ammattilukio-opinnot järjestetään yhteistyössä Tampereen aikuislukion ja Tampereen ammattiopiston kanssa.
Tampereen aikuislukiossa lukion voi suorittaa iltaopintoina. Iltalukio toimii Sammon keskuslukiossa.
Iltaopetuksen tunnit pidetään kello 16-20:40. Työviikko on yleensä nelipäiväinen, maanantaista torstaihin. Opetussuunnitelma ja lukujärjestys mahdollistavat opiskelijan itsenäisen opintojen suunnittelun. Opiskelija valitsee itselleen sopivan määrän koulupäivän viidestä oppitunnista. Esimerkiksi kolmen tunnin päivittäinen opinto-ohjelma johtaa lukion suorittamiseen kolmessa vuodessa. Aikuislukiossa toimii myös etälukio, jossa opiskelu jakautuu lähi- ja etätyöskentelyyn.
Lukion suorittamisen lisäksi aikuislukiossa voi kirjoittaa ylioppilaaksi myös ammattitutkinnon pohjalta sekä suorittaa yksittäisten lukioaineiden oppimääriä ja kursseja. Monipuolinen kurssivalikoima tarjoaa paljon valinnanmahdollisuuksia, mm. kieliä, matematiikkaa, kemiaa ja fysiikkaa. Aikuislukiossa on myös mahdollisuus korottaa perusasteen lukuaineita.