Herzog Julius verdankt Helmstedt auch die Einrichtung, die die Stadt in den folgenden zwei Jahrhunderten mehr als alles andere prägen sollte: Die Universität.

Sie ging aus dem 1574 von Gandersheim nach Helmstedt verlegten Pädagogium hervor. Als protestantische Hochschule mit der Aufgabe, Geistliche auszubilden, die im Sinne der neuen Lehre wirken konnten, kann sie als Schlussstein der Einführung der Reformation angesehen werden. Ihre zweite wichtige Aufgabe bestand in der Heranbildung vielseitig gebildeter Beamter, gleichzeitig hatte sie die Funktion einer Adelsakademie. Nach Baumgart war die Universitätsgründung für den Herzog " integrierender Bestandteil seiner Pläne und Maßnahmen zur Konsolidierung des fürstlichen Territorialstaates. Dieser bedurfte außer der Verwaltung und der Landeskirche der eigenen Landesuniversität als einer dritten selbständigen Potenz". Entsprechend dieser breitangelegten Aufgabenstellung waren von Anfang an vier Fakultäten – Theologie, Philosophie, Medizin und Jurisprudenz – eingerichtet.

Helmstedt bot sich als Standort aufgrund der recht günstigen geographischen Lage an die einen großen Einzugsbereich versprach. Außerdem stellte das Kloster Mariental seinen Stadthof, den 1315 auf zwei zusammengelegten Höfen zwischen Collegien- und Bötticherstraße eingerichteten “Grauen Hof“ zur Verfügung. Hier entstanden 1575/76 die ersten, heute noch erhaltenen Universitätsgebäude. Am 15. Oktober 1576 wurde die “Academia Julia“ – mit kaiserlichen Privilegien ausgestattet – feierlich eröffnet. Sie war nach Rostock die zweite Universität im Niedersächsischen Raum und nach Marburg, Jena und Königsberg die vierte Reformationsuniversität. Durch bedeutende Gelehrte, die die Herzöge Julius und Heinrich nach Helmstedt zu ziehen vermochten, gelangte die Universität bald zu großem Ansehen. Die großzügige finanzielle Ausstattung sowie die relative Toleranz im wissenschaftlichen Bereich, die durch die Ablehnung der Konkordienformel seitens des Herzogs gewährleistet war und etwa auch in der Aufnahme eines Giordano Bruno (1589/90) zum Ausdruck kam, machte Helmstedt sicher attraktiver als andere Universitäten.