1944년 3월 2년제 대천공립농업전수학교로 설립되었다. 1947년 대천공립초급중학교로, 1948년 6년제 농업중학교로 변경되었으며, 1951년부터는 학제개편에 따라 대천농업고등학교와 보령중학교로 분리되었으며, 1953년 4월 다시 대천중학교로 교명이 변경되었다.
1961년 대천실업고등학교, 1973년 대천종합고등학교로 변경되었으며, 1977년 인문계로 개편되면서 대천고등학교로 교명이 변경되고 중학교가 분리, 독립되었다.
1991년 10월 27학급이 인가되었으며, 1999년 교사를 현재의 위치로 이전하였다.
2010년 현재 각 학년별로 8학급씩과 특수 1학급 등 총 25학급이 개설되어 총 827명이 재학 중이다. 교원 50명과 일반 행정직 9명 총 59명의 교직원이 재직 중이다.
‘올바른 가치관 확립(도덕인), 주체적 자아관 형성(자주인), 창의적 사고력 계발(창조인)’을 교육지표로 삼아 ‘기본 생활 습관 지도를 통한 바른 인성 함양, 창의력 신장을 위한 자기 주도적 학습능력 제고, 교수․학습 역량 강화를 통한 교실수업 개선, 교육공동체가 만족하는 선진 교육환경 조성’을 교육목표로 하고 있다. 또한 영재교육원을 개설하여 수학․과학에 뛰어난 영재교육에 앞장서고 있다.