Detmer bezocht BYU, waar hij speelde voor het BYU Cougars voetbalteam van 1987 tot 1991. Bij de beslissing welk college te wonen, hij werd voor een deel aangetrokken door BYU ‘ s alcoholvrije omgeving. Hij redshirted voor de Cougars tijdens de 1987 seizoen, en gedeelde quarterback taken met Sean Covey als een redshirt eerstejaars in 1988. Detmer begon slechts een wedstrijd dat jaar, maar hij maakte het meeste van de kans, passeren voor 333 yards en vijf touchdowns in een 65-0 overwinning op New Mexico. Later, hij werd uitgeroepen tot Meest Waardevolle Speler van de 1988 Freedom Bowl, na het invoeren van het spel als een vervanger en leidde BYU naar een come-from-behind 20-17 overwinning op de Colorado Buffaloes.

Detmer werd de fulltime starter in 1989. Hij kwam naar voren als een van de top quarterbacks in de natie, passeren voor 4,560 yards en 32 touchdowns tijdens het reguliere seizoen. Zijn passer rating van 175,6 leidde de NCAA, en hij eindigde tweede na Houston ‘ s Andre Ware in totale aanval. Hij leidde BYU naar een Western Athletic Conference (WAC) Kampioenschap, het eerste team sinds 1985. Detmer eindigde het seizoen met een sterke prestatie tegen Penn State in de 1989 Holiday Bowl, het instellen van NCAA records voor de meeste passerende werven (576) en de meeste werven van total offense (594) in een enkele bowl wedstrijd. Hij eindigde als negende in de Heisman Trophy.Detmer ‘ s junior seizoen 1990 is een van de grootste seizoenen voor een quarterback in de geschiedenis van het college football. Hij slaagde voor 5,188 yards en 41 touchdowns in 12 reguliere seizoen games, en eindigde het jaar met 42 NCAA records (en gebonden voor vijf anderen). Het hoogtepunt van het seizoen was BYU ‘ s 28-21 upsite overwinning op de top-ranked Miami Hurricanes; Detmer leidde De Cougars door het passeren voor 406 yards en drie touchdowns tegen de verdedigende nationale kampioenen. Voor zijn prestaties dat seizoen, hij werd bekroond met de Heisman Trophy, evenals vele andere onderscheidingen, waaronder de Maxwell en Davey O ‘ Brien awards. Hij werd erkend als een consensus first-team All-American, te zijn benoemd tot de eerste teams van de Associated Press, UPI, krant Enterprise Association, Football Writers Association of America, Walter Camp Foundation, Football News, Scripps Howard, en de Sporting News. Helaas voor Detmer en BYU, eindigde het seizoen op een rampzalige manier: De Cougars verloren 59-28 in hun laatste reguliere seizoen wedstrijd tegen Hawaii, vervolgens verloren 65-14 van Texas A&M in de 1990 Holiday Bowl. Detmer werd uitgeschakeld in de wedstrijd tegen Texas A& m, met twee gescheiden schouders die buiten het seizoen geopereerd moesten worden.het seizoen 1991 begon slecht voor BYU, omdat de Cougars hun eerste drie wedstrijden verloren (op een neutraal veld tegen # 1 Florida State en road contests tegen # 23 UCLA en # 12 Penn State). Na een 0-3 start zetten Detmer en BYU de boel om. De Cougars wonnen acht wedstrijden achter elkaar, en behaalden hun derde opeenvolgende WAC championship met een 52-52 gelijkspel tegen San Diego State in hun laatste reguliere seizoen road game. In die wedstrijd, BYU viel achter 45-17 voordat Detmer leidde een comeback. Hij eindigde het spel met 599 passerende yards en zes touchdowns, beide carrière highs. In zijn laatste wedstrijd als Cougar, Detmer doorgegeven voor 350 yards te leiden BYU naar een 13-13 gelijke stand tegen zwaar favored # 7 Iowa in de 1991 Holiday Bowl. Hij in totaal 4,031 passeren yards en 35 touchdowns in het reguliere seizoen spelen tijdens zijn laatste jaar. Hij eindigde derde in de Heisman Trophy stemming, maar won de Davey O ‘Brien Award opnieuw en verdiende ook de Sammy Baugh Trophy en today’ s Top VI Award. Daarnaast werd hij opnieuw erkend als een consensus first-team All-American.Detmer eindigde zijn carrière op de universiteit met de volgende totalen: 1.530 pass pogingen; 958 voltooiingen; 15.031 passerende yards; 121 touchdown passes; 14.665 yards van totale overtreding; 135 touchdowns verantwoordelijk voor; en 162,7 passer rating—alle NCAA records op het moment. In totaal, hij eindigde zijn college carrière met 59 NCAA records en gebonden voor drie anderen. Inclusief statistieken van bowl games, Detmer verzamelde 16.206 passerende yards en 127 touchdown passes op BYU. Hij studeerde af met een bachelor in recreatie administratie. In 2012 werd Detmer opgenomen in de College Football Hall of Fame.