美国芝加哥大学自从创建以来，在许多领域都作出了杰出贡献，为美国和全世界培养了许多杰出人才。芝大学生、教员和研究人员中就有11位获诺贝尔奖。芝加哥大学有81位校友曾获诺贝尔奖(请参考至2007年诺贝尔奖得主最多的大学)，其中包括华裔物理学家李政道、杨振宁、崔琦。
有2位校友曾获图灵奖，12位教授荣获过国家科学奖章，现任教授中有超过60位国家科学院、国家工程院和国家医学科学院院士。 费米(Enrico Fermi，1901年-1954年)和助手们在1942年12月2日，在芝加哥大学建成世界上第一座可控原子核裂变链式反应堆，使它达到临界状态，产生可控的核裂变链式反应。这一成就是原子能时代的一个重要里程碑，为两年后的原子弹诞生奠定基础，芝加哥大学也因此被称为“原子能诞生地”。 阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊（1907年诺贝尔物理奖得主）首先进行光速的测量，并发展了同位素年代测定法。
在经济学方面，
芝加哥大学的经济系产生了22位诺贝尔奖得主，弗里德曼与戴维德等学者坚持自由主义而被誉为芝加哥学派，对经济学的研究有着深远的影响。 1982年，该校的经济学家，同时也教授MBA课程的乔治·斯蒂格勒荣获诺贝尔经济奖，是全球商学院教授获此殊荣的第一人。 国民党前主席连战亦是校友。
全美第一次活体肝脏移植的病例，就是在芝大医院完成的。 贝拉克·奥巴马从1992年到2004年，在芝加哥大学法学院教授宪法。