1940년 3월 30일 4년제 경성무학공립고등여자학교로 설립인가를 받아서 같은 해 4월 20일 개교하였다. 한국인 학생과 일본인 학생 160명이 입학하였으며, 당시 경성종로소학교 일부를 가교사로 사용하였다.
1941년 4월 서울시 성동구 행당동 현재의 위치로 교사를 이전하였으며, 1945년 10월 6년제 무학공립여자중학교로 개편하여 광복 후 초대 교장에 차사백(車士伯)이 취임하였다.
1951년 12월 학제개정에 따라 3년제 무학여자고등학교와 성동여자중학교로 개편되었고, 1953년 2월 성동여자중학교의 교명이 무학여자중학교로 변경되었다. 1968년 10월 무학여자고등학교와 무학여자중학교가 완전히 분리되었다.
1982∼1987년 서울특별시 교육감으로부터 새마을교육·교련교육·국민정신교육·과학교육·학교장학지도 등에서 최우수 및 우수학교로 표창을 받은 바 있으며, 1992년 서울시교육청으로부터 장학지도 최우수교로 선정되었다.
2010년 현재 39학급에 총 1,454명의 학생이 재학하고 있다. 교직원은 93명이 재직하고 있고, 65회 졸업식을 거치면서 총 3만 556명의 졸업생을 배출하였다.
교훈은 ‘지성(至誠)’이다. 실력과 인성을 갖춘 여성인재 육성을 교육목표로 해서 교과교실을 활용한 행복한 셋(2+1)·넷(3+1) 수준별 수업 운영, 자기주도학습 프로그램 운영, 독서오거서 거점학교 운영, 여성 과학인 육성 프로그램 운영 등에 역점을 두고 교육활동을 전개하고 있다.
주요 행사 및 활동으로는 매년 체육·미술·문학·음악·웅변 등의 각종 경연대회를 개최하고 있으며, 특히 학생수련 활동을 강화하여 ‘학행일여(學行一如)’의 행동지침 아래 공동체 의식 함양을 위한 각종 수련회를 전교생에게 실시하고 있다.
특별활동도 특기특활과 교양특활로 분류하여 1인 1기 교육과 교양인으로서의 과정을 함께 이수하도록 하고 있으며, 매년 청학제(靑鶴祭)를 통해 특별활동 성과를 발표하고 있다.