1946년 9월 1일 천안공립농업학교 부설 여자반 1학급으로 설치되었다. 1948년 7월 2일 천안여자초급학교로 인가를 받아 1949년 3월 26일천안시 원성동 천안여중교길 현 위치의 교사에서 개교하였다. 1950년 6월 1일 천안여자중학교로 교명을 개칭하였다. 이후 2003년 3월 1일 교육인적자원부지정 지식정보화사회 학교모형개발정책 연구학교로 지정되어 운영하였다. 2009년 3월 1일 도움반(특수학급) 2학급을 포함하여 44학급을 갖추었다.
교훈은 ‘경애’이고, 교목은 향나무이며, 교화는 장미이다. 교육목표는 ‘바른 삶을 실천하는 인성교육 강화, 미래를 주도할 으뜸 학력 배양, 참여와 신뢰의 교직 문화 조성, 교육공동체가 행복한 교육 복지 구현, 믿음과 감동 주는 교육행정 실현’이다. 현재 교육복지 연구학교로 운영되고 있으며 교사들의 연구증진과 학생들의 학업증진을 활발히 돕고 있다.
2010년 현재 도움반(특수학급) 2학급을 포함한 40개 학급이 개설되어 있고, 학생 1,404명이 재학하고 있으며, 교사 63명과 행정직원 7명 등 총 70명의 교직원이 재직 중이다. 2010년 2월 10일 제62회 졸업식을 거행하여 523명의 졸업생을 배출하였으며, 지금까지 누적된 졸업생 수는 28,003명에 이른다.