1946년 8월 「국립서울대학교 설치령」에 의하여 서울대학교 사범대학이 설치됨에 따라 경성사범학교 보통과(普通科)와 경성여자사범학교 보통과를 합하여 같은 해 9월 서울대학교 사범대학 부속중학교로 설립되었다.
우리나라 최초의 남녀공학 중등학교로서, 1949년 6월 제1회 졸업생 89명을 배출하였다. 학제변경에 따라 1951년 9월 중학교와 고등학교로 분리, 개편되었고, 고등학교는 1954년 12월 중구 을지로로 이전하여 남학생 3학급, 여학생 3학급으로 편성하였다.
1967년 청량리로 이전하였다가 1971년 현재의 위치로 교사를 신축, 이전하였다. 2001년 서울대학교 사범대학 부설고등학교로 개칭되었다. 2017년 현재 특수학급 포함 28개 학급에 재학생 868명, 교직원 90여 명이며 졸업생은 69회에 총 2만 6368명이 배출되었다.
교훈은 ‘올바른 사람이 되자, 튼튼한 사람이 되자, 쓸모있는 사람이 되자. 따뜻한 사람이 되자, 끝을 맺는 사람이 되자.’로 되어 있다. 또한, 이 학교는 국립사범대학부속고등학교로서의 특수한 사명을 가지고 있다. 이는 일반고등학교로서의 사명 외 교육실습학교로서의 사명과 연구실험학교로서의 사명 등이 그것이다.
매년 서울대학교 사범대학의 교육실습생을 수용하고 있으며, 문교부 지정 연구학교로서 교육연구와 실험을 계속하여 매년 연구논문집을 간행하고 있다. 특별활동으로는 개교 이래 국제이해교육활동, 학력경시대회, 각종 교양강좌 등이 전통적 행사로 이어져오고 있다.