หมู่บ้านคุ้งตะเภา มีสถานศึกษาระดับพื้นฐานประจำหมู่บ้าน 1 แห่ง คือ โรงเรียนบ้านคุ้งตะเภา โดยเปิดการเรียนการสอนในระดับปฐมวัย ถึงระดับประถมศึกษาปีที่ 6 และมีโรงเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนต้นที่ใกล้หมู่บ้านที่สุด คือ โรงเรียนป่าขนุนเจริญวิทยา ตั้งอยู่ที่หมู่บ้านป่าขนุน ปัจจุบัน ทั้งโรงเรียนบ้านคุ้งตะเภาและโรงเรียนป่าขนุนเจริญวิทยาเป็นโรงเรียนขนาดเล็ก มีนักเรียนไม่มากนัก เนื่องจากประชากรส่วนใหญ่ที่มีฐานะนิยมส่งบุตรหลานเข้าไปเรียนในสถานศึกษาในตัวจังหวัดอุตรดิตถ์ ซึ่งอยู่ห่างจากหมู่บ้านไม่ถึง 10 กิโลเมตร

ปัจจุบัน โรงเรียนบ้านคุ้งตะเภา เป็นโรงเรียนประจำหมู่บ้านเพียงแห่งเดียว ตัวโรงเรียนตั้งอยู่ติดกับวัดคุ้งตะเภา ริมถนนสายเอเชีย เดิมมีชื่อว่า "โรงเรียนวัดคุ้งตะเภา" ต่อมาได้ขออนุญาตเปลี่ยนชื่อเป็น "โรงเรียนบ้านคุ้งตะเภา" เมื่อวันที่ 20 กันยายน พ.ศ. 2514

โรงเรียนบ้านคุ้งตะเภาได้ทำการสอนครั้งแรก เมื่อ พ.ศ. 2465 โดยใช้ศาลาการเปรียญวัดคุ้งตะเภาเป็นสถานที่ทำการเรียนการสอน[54] โดยเริ่มเปิดการเรียนการสอนตั้งแต่ชั้น ป.1 - 5 ต่อมาจึงเปิดตั้งแต่ชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 ถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 โดยมี นายเอี่ยม ศาสตร์จำเริญ เป็นครูใหญ่คนแรก ปัจจุบันเปิดทำการสอนเป็น 2 ระดับชั้น คือระดับก่อนประถมศึกษา และระดับประถมศึกษา มีนายสุชีพ เสาเกิด ดำรงตำแหน่ง ผู้อำนวยการโรงเรียนบ้านคุ้งตะเภาคนปัจจุบัน