I skoleåret 2017/18 var der 16 folkeskoler i kommunen efter et femår med store ændringer.
Byrådet vedtog i 2012 en ny skolestruktur, der bl.a. indebar en lukning af Nørrelandsskolen, Ejsing Skole og Ryde Skole. De to sidstnævnte genopstod efterfølgende som hhv. Ejsing Friskole og Margrethe Reedtz Skolen.
I 2015 blev det yderligere besluttet, at strukturen med fem skoler og fem skoledistrikter i byen Holstebro skulle afskaffes. I stedet blev der skabt et skoledistrikt i midtbyen med ca. 2.600 børn og nu med tre profilskoler med fælles ledelse.
I den nye opdeling er Nørre Boulevard Skolen profilskole for idræt, bevægelse og motion, Rolf Krake Skolen profilskole for videnskab, og Sønderlandsskolen profilskole for kunst, kultur og musik.
Faldende børnetal var en af årsagerne til beslutningen. Desuden skulle sammenlægningen sikre, at kommunen kunne leve op til en politisk målsætning om højst 18 % tosprogede i klasserne. I 2018 meddelte kommunen, at det ikke var praktisk muligt at leve op til det fastsatte loft.
På Uddannelsescenter Holstebro ligger STEP 10, det ene af kommunens to 10. klassetilbud.
Der er en stigende tilslutning til de frie grundskoler bl.a. som følge af de nye friskoler, der er kommet til efter de lukkede folkeskoler. Kommunen har syv frie grundskoler. Foruden Ejsing Friskole og Margrethe Reedtz Skolen er der Den Kristne Friskole oprettet i 1977, Holstebro Friskole oprettet i 1980 (friskolen eksisterede også i årene 1886-1936), Det Kgl. Teaters Balletskole oprettet i 1996 og den nyeste, Vestbyen Friskole, oprettet i 2017.
Vinderup Realskole er en privat overbygningsskole oprettet i 1918 og har omkring 265 elever (2017/18) fordelt på 7., 8., 9. og 10. klasse. Skolen har en særlig driftsaftale med kommunen, hvilket betyder, at den fungerer som en af kommunens overbygningsskoler og som kommunens andet 10. klassetilbud.
Kommunen rummer desuden fem efterskoler, Staby Efterskole, Husby Efterskole, Rydhave Slots Efterskole, Idrætsefterskolen Lægården og OrkesterEfterskolen. Sidstnævnte er den eneste musikefterskole i Danmark med fokus udelukkende på klassisk musik og folkemusik.