武汉大学研究生教育发端于1935年，至今已有80余年的历史。1955年，武汉大学招收了新中国成立后的第一批研究生；1978年，重新恢复因"文革"中断达10余年的研究生教育；1981年，成为国务院批准的首批博士、硕士学位授予单位；1984年，成为全国第一批试办研究生院的高等学校之一。2002年，成为34所自行划定复试分数线学校之一。
扎根于百年武大的深厚底蕴，积累了丰富的办学经验，形成了鲜明的办学特色。目前，已建立一套学科门类齐全、学位类型多样、导师队伍雄厚、管理体制健全的学位与研究生教育体系。2016年12月，武汉大学召开了研究生教育工作会议，以完善研究生教育体制机制为着力点，以博士研究生教育综合改革为牵引，强调原创研究、科学精神、社会责任，形成了“1个主文件+4个实施文件+X个后续文件”的制度体系，致力于培养具有“前瞻视野、健全人格、精深知识、创新思维”的优秀学者和行业精英。
武汉大学历来高度重视导师队伍建设，推行复合导师制，开办“导师学校”、跨学科导师沙龙，提升导师指导水平；不断完善导师管理机制。2012年，武汉大学大胆改革导师上岗招生制度，采取“评聘分离，动态上岗”方式，实现“博导”从身份管理向岗位管理的转变。目前，武汉大学现有专任教师3820人，其中正高级职称1243人、副高级职称1478人，具有博士学位专任教师3005人，占教师总数的78.67%。专任教师中有中国科学院院士9名、中国工程院院士8名、人文社会科学资深教授11名，国家教学名师15名，国家杰出青年学者56名，长江学者讲座及特聘教授86名，国家基金委创新研究群体5个。
武汉大学不断深化研究生考试招生制度改革，提高生源质量。优化选拔方式，陆续推出了“直接攻博”、“硕博连读”、“申请-考核”、“优秀人才单独选拔”等招生考试方式，积极探索特色化研究生选拔机制。不断创新招生宣传方式，在全国率先举办研究生招生宣传日，组织招生宣传小组到全国重点高校进行招生宣传，举办“优秀大学生暑期夏令营”活动等。不断拓宽优秀生源选拔渠道，具备推免生资格的考生均可以申请被接收为推免生，还专门设立了优秀新生奖学金。不断提高服务质量，维护公平公正，通过招生计划分配模型配置招生计划，严格执行国家有关研究生招生的政策规定，强化信息公开，主动接受考生和社会监督，保障机会公平、过程公开，结果公正。
在研究生培养方面，武汉大学实行以科学研究、知识创新和技术创新为主导的导师负责制并建立了新的研究生奖助体系。不断创新培养模式，在学术型研究生中实施以直博生、“1+4”、“2+3”、“3+3”硕博连读制度为主体的多元化贯通式培养方式，多维度搭建跨学科人才培养平台。2011年，武汉大学在全国率先启动了“博士研究生跨学科拔尖创新人才培养试验区”项目，将国家级重大科研项目的研发融入到拔尖创新人才培养过程。此外，武汉大学一直贯彻人才培养中的科研导向原则，鼓励研究生大胆创新，并不断加大拔尖创新人才培养的投入力度；另一方面，通过与国外高水平大学签订联合培养协议、参加国家公派出国留学等途径，积极开拓国际化教育渠道，不断提升研究生教育国际化水平。以高层次应用型创新人才培养试验区为依托，积极构建以专业学位案例教学、实习实训、行业前沿讲座为主体的专业学位研究生培养模式，在国家设置的39种专业学位中，武汉大学可在31个专业学位类别、22个工程领域内招收和培养专业学位硕士研究生，总体规模位居全国前列。2014年起学校大幅提高了研究生奖助学金额度。奖学金方面，武汉大学设立了研究生国家奖学金，学业奖学金，新生奖学金，学术创新奖，以及40余项校友和企事业单位出资设立的专项奖学金，100%的全日制非定向就业学术型硕士、博士和专业型硕士均可获得学业奖学金；研究生学术创新奖特等奖额度达到8万元、一等奖5万元、二等奖1.5万元，覆盖400名研究生；资助方面，武汉大学国家助学金标准为博士生每人每学年2.5万元,2018年9月起将提高至每人每年2.7万元；硕士生每人每学年0.6万元。此外，武汉大学还设立了社会助学金、研究生三助岗位，临时困难补助等多项资助方式。
加强研究生教育质量管理。2014年成立研究生教育质量管理处。按照“标准一流、制度先行、分类评价、动态监管”的工作原则，坚持“服务需求、提高质量、内涵发展”理念，构建了“以学校为主导、以培养单位为主体、研究生和导师共同参与”的学校内部研究生教育质量保障体系，质量意识不断增强，形成了独具特色的质量文化。按一级学科和专业学位类别分别制定博士硕士学位授予标准，完善各项研究生教育质量管理制度；以人才培养为核心，统筹学术学位和专业学位，定期开展自我诊断式评估；开展博士硕士学位论文抽检工作；开展研究生教育科研绩效评价，以绩效为导向配置研究生教育资源；利用各类信息平台，向社会公布研究生教育相关信息；开展质量跟踪调查，听取用人单位意见。
依托雄厚的办学基础和实力，武汉大学研究生教育逐步形成门类齐全、特色鲜明的学科体系，现有学科涵盖了哲、经、法、教育、文、史、理、工、农、医、管理、艺术等12个学科门类,设有人文科学、社会科学、理学、工学、信息科学和医学六大学部35个学院（系）。5个一级学科、17个二级学科被认定为国家重点学科，6个学科为国家重点（培育）学科。44个一级学科具有博士学位授予权，55个一级学科具有硕士学位授予权，综合实力位居全国高校前列。在教育部学位与研究生教育发展中心第三轮学科评估中，武汉大学4个一级学科排名全国第一，总数排名全国第6位；14个一级学科排名全国前五位，总数排名全国第7位。
进入新世纪，武汉大学研究生教育突出“创新”与“质量”两大主题，按照“三类人才”标准，培养了一大批高层次、高素质、多样性、创新型和国际化的拔尖人才，产生了一批具有国际先进水平的标志性成果，已成为国家学位与研究生有重要影响和示范作用的基地之一。截至2017年1月，学校共有在校硕士研究生15923人，博士研究生6608人，正在攻读和已获博士、硕士学位的人员中，有不少来自美国、英国、法国、德国、俄罗斯、日本、朝鲜、韩国、缅甸、尼日利亚等国的留学生。自2000年以来，武汉大学已毕业硕士生90000余人，授予硕士学位110000余人，授予博士学位13000余人，培养出一批对政治、经济、社会发展做出突出贡献的杰出人才。