חינוך ומדע הם מאבני היסוד של התרבות האנושית. השילוב ביניהם - חינוך מדעי - מהווה מנוף רב עוצמה, החיוני הן להתפתחות המדע, הטכנולוגיה, הרפואה והתקשורת, והן ליכולתם של פרטים בחברה להתקדם ולתפקד כאזרחים מועילים. מדעני מכון ויצמן למדע תורמים רבות לקידום החינוך המדעי בישראל, הן בהקניית ידע לבני-נוער מצטיינים, והן בחינוך מדעי בסיסי לכלל האוכלוסייה הצעירה והבוגרת.
המחלקה להוראת המדעים של מכון ויצמן למדע פועלת במטרה להעלות את רמת החינוך המדעי בחטיבות-הביניים ובחטיבות העליונות של מערכת החינוך בישראל. במסגרת זו מתוכננות תוכניות לימוד חדשות, מתבצעים ניסויים בשיטות הוראה עתידיות, וכן נכתבים ספרי-לימוד בעברית ובערבית, מפותחים משחקים ולומדות מחשב, ומבוצעות תוכניות מיוחדות להכשרת מורים.
מעורבותם של מדעני המכון בחינוך המדעי, ומחויבותם העמוקה לתחום זה, הבשילו עם הקמתו, בשנת 2002, של מכון דוידסון לחינוך מדעי המהווה המשך והרחבה של היוזמות האלה ומאגד את מגוון הפעילויות החינוכיות של מכון ויצמן למדע.
הנהלת מכון ויצמן שואפת להגשים את חזונם של המדענים, ולהרים תרומה משמעותית לפיתוח החינוך המדעי בישראל. היא עוסקת בשיפור החינוך המתמטי, המדעי והטכנולוגי, בקידום השימוש בטכנולוגיה מתקדמת למטרות חינוכיות, בקירוב המדע לציבור הרחב ובכל מטלה חינוכית אחרת שבה תרומתו של מכון ויצמן לחברה הינה בעלת ערך מוסף משמעותי.