1946년 10월 광주공업중학교로 설립되었다. 1951년 9월 광주공업고등학교로 교명을 변경하였고, 1973년 3월 문교부(현 교육부) 지정 공업교육시범학교로 정밀가공과정 실험학교 지정을 받아 기능사 양성을 활발히 전개하였다.
산업체 특별학급 운영(1994년3월 설치∼2007년 2월폐지)으로 야간반을 운영하여 주간 학업에 어려움이 있는 학생들을 위한 교육을 실시하였으며, 부설 광주직업학교 운영(1991년 3월개교∼2006년 2월 폐교)으로 광주광역시교육청 산하 인문계 직업반 학생들 위탁형식으로 1년 단기교육을 실시하였다.
2000년 3월 남녀 공학으로 전환하였고, 2003년 3월 광주공업고등학교로 교명 변경하였다.
2004년 3월부터 정밀기계과, 컴퓨터응용설계과, 메카트로닉스과, 광정보기술과, 신소재응용과, 전기과, 전자과, 토목과, 건축과 등 9개과를 운영하고 있다.
2007년 4월 기자재박물관 운영으로 폐기자재 등을 활용하여 학생들에게 교수 학습 자료로 이용하고 있다.
2009년 12월 특성화고등학교 지정으로 2011학년도부터 전국 단위 학생 모집을 실시(특성화분야-금형/광자동화/건설)하였고, 전문계고교 사장되기 창업대회에서 6연속 우수학교 표창(2005년∼2010년)을 수상하였다.
과외활동은 특별활동 종합발표회인 ‘정기인(精技人)의 축제’ 행사를 매년 10월 중에 개최하고 있으며, 체육활동으로는 테니스부를 육성하였으나, 1998년부터는 씨름부를 집중육성하고 있다.