1937년 5월 21일 2년제 경성공립공업전수학교로 개교하였다. 설립 당시 기계과·목공과·인쇄과를 설치하였으며, 1944년 4년제 성동공립공업학교로 개편하여 기계과·토목과·건축과를 두었다.
1946년 9월 6년제 성동공립공업중학교로 개편하고, 같은 해 10월서울 효제동 가교사에서 서울시 중구 흥인동 지금의 위치로 교사를 이전하였다. 1951년 9월 학제개정으로 3년제 성동공업고등학교와 광희중학교로 개편되면서 기계과·토목과·건축과·전기과를 설치하였다.
1970년 3월부터 야간 3년제 특별과정으로 기계과를 병설하였고, 1974년 3월 중화학공업 중점 육성시책에 의한 공업교육 특성화 계획에 따라 기계교육 중심학교로 지정되었다. 1975년 3월 교명을 성동기계공업고등학교로 변경하고, 이듬해 8월 같은 구내에 있던 광희중학교가 서울 성동구 응봉동으로 교사를 이전하였다.
1975년 주간부에 정밀기계과, 금속과, 자동차과를 신설하였으며, 1978년 3월 야간부에 특별학급기계과를 신설하였다. 1997년 5월 개교 60주년을 맞이하여 교문탑를 제막하였고, 2000년 남녀공학으로 전환하였다. 2005년 성동공업고등학교로 교명을 환원하였다.
2010년 현재 6개 과(컴퓨터응용기계과·전자기계과·인터넷제어과·시스템전기전자과·건축토목디자인과·금속공예디자인과), 30학급에 총 895명의 남녀 학생이 재학하고 있다. 교직원은 105명이 재직하고 있으며, 59회 졸업식을 거치면서 총 3만 8824명의 졸업생을 배출하였다
교훈은 ‘참되고 쓸모 있는 기능인이 되자’이다. ‘투철한 국가관과 가치관을 정립하고 굳센 의지와 실천력으로 미래를 개척하는 성실하고 긍지 있는 기술인’ 육성을 교육목표로 하고 있다.
1980년 5월 교육부문 대상인 5·16민족상, 1996년 서울지방 경연대회 최우수상을 수상하였고, 1998년 기술인력 양성 우수학교, 2003년 환경교육 우수학교, 2005년 학생 수련활동 우수학교에 선정되었다.