Топовые вузы в Москве и Питере - это понятно. Но чем объясняются высокие позиции ТПУ, ТГУ, НГУ во всяких рейтингах?

Томский государственный университет - старейший за Уралом (основан в 1878 году), соответственно, там есть сложившиеся научные школы и бренд, привлекательный для сильных абитуриентов Азиатской части страны. К тому же, во время войны туда эвакуировали профессоров из западных районов СССР,  что позволило создать новые направления подготовки. Как я понимаю, то же относится и к Томскому политеху.

С Новосибирском история более недавняя: до создания в 1957 году Новосибирского Академгородка город был сугубо промышленным, существующие вузы были ориентированы в основном на подготовку специалистов для местной экономики - инженеров, врачей, учителей, агрономов, экономистов. НГУ отличается от других университетов постсоветского пространства тем, что он был изначально ориентирован на нужды исследовательских учреждений Сибирского отделения Академии наук, которые были построены в чистом поле, близ города без сильных академических традиций. На первых порах переезд в Новосибирск был привлекателен для молодых учёных, стремившихся освободиться от столичной иерархии, но необходимо было готовить новые научные кадры на месте и своими силами. Поэтому НГУ неразрывно связан с СО РАН - как я понимаю, для него до сих пор характерна очень высокая доля преподавателей, основное место работы которых - институты Академгородка. Поскольку в Новосибирске были созданы сильные научные центры, это положительно повлияло и на качество подготовки студентов.

Но вообще сильному вузу совсем не обязательно находиться в крупном городе. Хорошо известно, что многие ведущие западные университеты находятся в совсем небольших городах (зачастую намного меньше, например, 1,5-миллионного Новосибирска). Расположение "на отшибе" имеет и свои плюсы: например, вузу проще расширяться, дешевле обходится создание научной инфраструктуры, требующей больших площадей, доступнее жильё, что особенно важно для аспирантов и молодых преподавателей.