1936년 5월 제주도공립농업실수학교로 설립되어, 수업연한 1년에 1학급 30명으로 출발하였다. 1943년 수업연한을 2년으로 연장하였으며, 광복 전까지 9회에 걸쳐 267명의 졸업생이 배출되었다.
1946년 10월 인문계로 개편하여 교명을 서귀공립초급중학교로 변경하였으며, 1950년 4월 4년제 서귀농업중학교로 개편되었다. 학제개편에 따라 1951년 서귀농림고등학교와 서귀중학교로 분리되었고, 1969년 11월 고등학교는 서귀농업고등학교로 교명을 바꾸었다.
1978년 현재의 위치로 교사를 이전하고, 이듬해 특수목적고등학교 자영농과 1학급을 설치하여 전원 기숙사 생활을 실시하고 있다. 1984년 축산·원예·농업·농업토목·자영농과 등 7개과에 남녀공학으로 개편하였다. 2016년 현재는 자영생명산업과·자동차과·전자컴퓨터과·인테리어디자인과가 있으며, 25개 학급에 교직원 91명, 학생 수 536명이다.
‘입지창조(立志創造)’의 교훈 아래 ‘입지적인 자영인, 도덕적인 성실인, 진취적인 개척인’ 육성을 교육목표로 삼고 있다. 무균조직배양실, 바나나하우스, 양란 및 한란온실, 목장 등의 경영으로 지역영농과 직결된 새로운 영농개발에 힘쓰고 있다.
매년 영천축제(靈泉祝祭)를 지역적 행사로 열고 있으며, 1986년 교악대(校樂隊)를 창설하여 정기적인 연주회를 개최하고 있다. 교지 『서농(西農)』을 발간하였고, 1996년 『서농 60년』을 간행하였다. 전국자립농고 최우수교로 선정되어 수상한 바 있다. 졸업생은 2016년 현재 1만 1615명이 배출되었다.