1882년 9월 가톨릭 조선교구 교구장 리델(F. C. Ridel)에 의해 선교사업의 일환으로 서울특별시 중구 인현동에서 인현서당으로 설립되어 학생 11명으로 출발하였다. 1883년 명동 천주교회에서 운영하게 되면서 종현(지금의 명동성당 부근)으로 교사를 이전하여 종현서당·한문학원·종현학원 등으로 불리었으며, 국어·한문이 주된 교과목이었다.
1906년 신부 프와넬(V. Poisnel)과 최봉섭의 후원으로 정규 4년제 신식 교육기관으로 개편하고, 교명을 계성학교로 변경하였다. 이때 남녀 학생을 구별하여 남자부는 계성학교(啓星學校), 여자부는 계명학교(啓明學校)라 하였다.
1924년 4월 정규 초등교육기관으로 인가되어 6년제 계성보통학교로 개편하고, 초대 교장에 박준호가 취임하였으며, 학급 수는 12학급이었다. 1927년 계성보통학교 제1회 졸업생을 배출하였다. 당시는 일제의 탄압으로 국어와 한문은 가르치지 못하게 되어 있었으나, 방과 후 종교교육을 통하여 한글을 계속 가르쳤다.
1938년 경성계성심상소학교, 1941년 경성계성학교, 1945년 9월 계성국민학교로 교명을 변경하였다. 6·25전쟁으로 1951년 9월 제25회 졸업생을 배출한 뒤 임시 휴교되었다가, 1964년 3월 재단법인 서울대교구천주교회유지재단에서 학생 100명으로 2학급을 편성하여 다시 개교하였다. 1996년 계성초등학교로 교명을 변경하였고, 2005년 서울특별시 서초구 반포동 현재의 위치에 교사를 신축하여 이전하였다.
교명인 ‘계성’은 가톨릭정신에 입각한 미래의 빛이 될 인재 양성을 위한 설립정신을 반영한 것이며, 교훈은 ‘슬기롭고 아름답고 씩씩하게’이다. 기초학력 부진아 책임 지도, 합리적인 소비생활 및 환경교육 강화, 다양한 기능인증제 실시, 학부모의 교육활동의 참여 확대 등 학력 향상과 행복한 학교공동체 구축을 도모하고 있고, 가톨릭학교로서의 특성을 살려서 주 1시간씩 종교교육을 실시하고 있다.
또한 다양한 특별활동을 통하여 창의력 신장과 개성을 존중하는 열린교육을 시행하여 2006년 세계창의력경진대회 은상, 2008년 한국학생창의력올림픽 금상, 경호실장기전국사격대회 여초부 공기권총 1위 등 다양한 부문에서 수상하였다.
1982년 개교 100주년 기념행사를 가졌으며, 2006년 서울대교구가톨릭교육자신앙대회를 개최하였다. 매주 『학교생활안내』와 연 3회 학교신문 『계성어린이』를 발행하고 있다.
2010년 현재 24학급에 총 720명의 학생이 재학하고 있고, 교직원은 122명이 재직하고 있다.