Detmer uczęszczał do BYU, gdzie w latach 1987-1991 grał w drużynie piłkarskiej BYU Cougars. Decydując się na studia, był częściowo przyciągany przez środowisko bezalkoholowe BYU. W sezonie 1987 występował w Redshirt dla Cougars, a w 1988 podzielił obowiązki rozgrywającego z Seanem coveyem jako pierwszoroczniak redshirt. W tym samym roku Detmer zagrał tylko w jednym meczu, ale wykorzystał okazję, oddając 333 jardy i pięć przyłożeń w wygranym 65-0 meczu z Nowym Meksykiem. Później został uznany za najbardziej wartościowego gracza Freedom Bowl 1988, po wejściu do gry jako rezerwowy i poprowadzeniu BYU do zwycięstwa 20-17 nad Colorado Buffaloes.

w 1989 roku Detmer został etatowym zawodnikiem. Stał się jednym z najlepszych ćwierćfinalistów w kraju, przechodząc 4560 jardów i 32 przyłożenia w sezonie regularnym. Jego przechodnia ocena 175,6 prowadził NCAA, a on ukończył drugi Houston Andre Ware w sumie ataku. Poprowadził BYU do mistrzostwa Western Athletic Conference (WAC), pierwszego zespołu od 1985 roku. Detmer zakończył sezon z mocnym występem przeciwko Penn State w 1989 Holiday Bowl, ustanawiając rekordy NCAA dla większości mijających jardów (576) i większości jardów całkowitego ataku (594) w grze pojedynczej bowl. Zajął dziewiąte miejsce w głosowaniu na Heisman Trophy.

sezon juniorski Detmera 1990 zaliczany jest do najlepszych sezonów rozgrywających w historii futbolu uniwersyteckiego. Przeszedł 5188 jardów i 41 przyłożeń w 12 meczach sezonu regularnego i zakończył rok z 42 rekordami NCAA (i zremisował z pięcioma innymi). Punktem kulminacyjnym sezonu było zwycięstwo BYU 28-21 nad najwyżej sklasyfikowanymi Miami Hurricanes; Detmer poprowadził Cougars, przechodząc 406 jardów i trzy przyłożenia przeciwko broniącym się mistrzom kraju. Za swój występ w tamtym sezonie otrzymał Heisman Trophy, a także wiele innych wyróżnień, w tym nagrody Maxwella i Davey 'a O’ Briena. Został uznany za konsensus pierwszej drużyny All-American, został powołany do pierwszych drużyn Associated Press, UPI, Newspaper Enterprise Association, Football Writers Association of America, Walter Camp Foundation, Football News, Scripps Howard i Sporting News. Niestety dla Detmera i BYU sezon zakończył się katastrofalnie: Cougars przegrali 59-28 w swoim ostatnim meczu sezonu regularnego przeciwko Hawajom, a następnie przegrali 65-14 z Texasem a&M w 1990 Holiday Bowl. Detmer został znokautowany z meczu przeciwko Texas a&m, cierpiąc na dwa oddzielne ramiona, które wymagały operacji poza sezonem.

sezon 1991 rozpoczął się słabo dla BYU, ponieważ Cougars przegrali pierwsze trzy mecze (na neutralnym boisku przeciwko # 1 Florida State oraz w zawodach drogowych przeciwko #23 UCLA i # 12 Penn State). Po starcie 0-3, Detmer i BYU odwrócili wszystko. Cougars wygrali osiem meczów z rzędu i zdobyli swoje trzecie z rzędu mistrzostwo WAC, remisując 52-52 z San Diego State w ostatnim meczu sezonu regularnego. W zawodach tych, BYU uległ 45-17, zanim Detmer powrócił na prowadzenie. Zakończył grę z 599 mijania jardów i sześć przyłożeń, oba kariery wzloty. W swoim ostatnim meczu jako Cougar, Detmer przeszedł 350 jardów, aby poprowadzić BYU do remisu 13-13 z mocno faworyzowanym # 7 Iowa w 1991 Holiday Bowl. Łącznie zaliczył 4031 przejazdów i 35 przyłożeń w regularnej grze sezonu podczas jego ostatniego roku. Zajął trzecie miejsce w głosowaniu Heisman Trophy, ale wygrał Davey O ’ Brien Award ponownie, a także zdobył Sammy Baugh Trophy i dzisiejsze Top Vi Award. Dodatkowo ponownie został uznany za pierwszoligowego All-American.

Detmer zakończył karierę w college ’ u z następującymi sumami: 1530 prób przejścia; 958 kompletacji; 15 031 jardów mijania; 121 przyłożeń; 14 665 jardów całkowitego ataku; 135 przyłożeń odpowiedzialnych za; i 162.7 ocena passer—wszystkie rekordy NCAA w tym czasie. W sumie zakończył karierę uczelnianą z 59 rekordami NCAA i zremisował z trzema innymi. Łącznie ze statystykami z meczów pucharowych Detmer zgromadził 16 206 przejazdów i 127 przyłożeń na BYU. Ukończył studia z tytułem licencjata w administracji rekreacyjnej. W 2012 roku Detmer został wprowadzony do College Football Hall of Fame.