1907년 미국 선교사 부인 마르다 스코트 부르엔(Martha Scott Bruen)씨가 기독교 정신을 바탕으로 수업을 시작한 신명여학교가 모태로서 대구지역 첫 여성 교육 기관이다. 이후 1944년 4월 김충학(金忠學)이 대구남산여학교로 설립하였다. 재단법인 대구남산여학교 유지 재단이 설립되어 폐교된 신명여학교 및 대구기예학교 생도로 수업을 실시하다 1945년 일제 교육 정비령에 의하여 교명을 대구 남산고등여학교로 변경되었고 광복과 함께 8월에 신명여자중학교로 환원하게 되었다.
1948년 4월 6년제 15학급으로 편성하여 운영하던 중 1953년 학제변경으로 대구남산여자고등학교를 설립하여 신명여자중학교를 병설 운영하게 되었다. 1962년 3월에 9학급으로 증설 인가를 받아 15학급으로 운영하였으며, 1966년 과학관 4층과 도서실을 개관하였다. 1976년에는 신관이 증축되었고 1979년에는 체육관이 준공되었다. 1986년 3월에 학교범인 명칭을 대구남산학원으로 변경 인가되었다.
2001년부터 2003년까지 교육인적자원부 지정 양성평등연구학교를 운영하였고, 2003년 3월 남녀공학이 되면서 대구남산여자고등학교를 대구남산고등학교로 교명이 변경되었다. 2007년 10월 개교 100주년 기념식이 거행되었고, 대구광역시교육청 지정 수준별 이동수업 운영 중점학교로 지정 운영하였으며, 방과 후 학교 운영 경진대회 우수학교로 선정되었다.
건학이념은 기독교 정신을 바탕으로 올바른 지식과 창의력을 길러 국가사회 발전에 기여하고 이웃에 봉사하는 지도적 인재 양성을 목적으로 교훈으로는 ‘먼저 의(義)를 구하자, 제 할 일을 다하자, 서로 섬기고 돕자’로 되어 있다.
개교 이래 매년 체육대회·종합작품 발표회·음악제 등의 학생활동행사가 열리고 있고, 체육부에서는 사격부와 빙상부가 활약하고 있다. 학교축제로 수선 축제는 1972년 지금의 과학관에서 ‘수선 작품전’이란 이름으로 각 부서별로 작품을 전시한 것을 시작으로 현재는 공연 문화와 체육 대회가 함께 곁들여짐으로써 ‘수선 축제’로 발전하였다.
한편, 1984년에 발족한 대구남산고등학교 방송반 N.B.S.(Namsan Broadcasting System) EBS주최 ‘전국고등학생 방송작품 경연대회’ 대상(1996)를 비롯하여, 2000년 제2,3회 서울 국제청소년 영화제’ 2년 연속 본선 경쟁작에 올랐으며, 제24회 도쿄 국제 비디오 페스티벌’ Best Awards 30상(2002):“무궁화 꽃이 피었습니다.”라는 작품으로 한국 청소년으로는 최초로 수상하였고, ‘제11회 전국 고교생 방송프로그램 제작 경연대회’ 편집상(2008)을 수상하는 등의 괄목한 성과를 거두었다. 1977년 4월부터 시작한 ‘한얼’ 현대시조문학동인 동아리는 시조시인 등단(3명), 대구시조시인협회 주최 전국 공모전에서 다수의 수상과 ‘한얼’ 동인지를 발간하는 등의 활약을 하고 있다.
2010년 2월에 제96회 졸업식을 가졌으며, 총 졸업생수는 2만 4,717명을 배출하였다. 2010년 3월 현재 39학급에 1,531명의 재학생과 90명의 교직원이 있다.