관립대전사범학교로 출발하여 1963년 2월까지 존속하면서 초등교원 양성교육을 실시하였다.
1943년 4월 1일 조선총독부의 관립사범학교 설치방침에 따라 충청남도 대전에 남자사범학교로 설치된 관립대전사범학교는 5년제의 심상과와 국민학교 고등과 수료 정도의 학력자를 입학자격으로 하는 1년제의 강습과를 개설하고, 부속국민학교(초등과, 고등과)를 부설하였다.
1945년 8월 15일 민족해방이 되면서 관립대전사범학교는 공립사범학교로 개편되었다. 1946년에 중학교 졸업 정도의 학력을 가진 자를 입학자격으로 하는 6개월∼1년 과정의 강습과가 개설되고, 1952년도까지 운영되어 8회에 걸쳐 모두 832명의 강습과 수료자를 배출하였다.
1946년 9월부터 신학제가 적용되어 사범학교도 개편됨에 따라 1947년 3월 1일에 심상과가 폐지되고 6년 과정의 사범학교로 운영되기 시작하였다. 1949년 4월에 중학교 4년 수료 정도의 학력을 가진 자를 입학자격으로 하는 3개월 과정의 초등교원 임시양성소가 부설되어 동년 7월 19일에 수료자를 배출하였다.
1950년 4월 1일에 공립에서 국립으로 이관되고, 1952년에 고등학교 졸업자를 입학자격으로 하는 1년제의 연수과(演修科)가 설치되어 1957년 3월까지 운영되어 5회에 걸쳐 353명의 수료자를 배출하였다.
1962년 3월에 교육대학이 신설됨에 따라 대전사범학교는 1962년 2월 말에 폐교되고, 그 자리에 충남고등학교가 신설되었다. 대전사범학교는 1948년부터 1963년 2월까지 16회에 걸쳐 모두 3,173명의 본과 졸업자를 배출하였다.