1927년 5월에 2년제 옥천공립농업보습학교로 설립되었다. 설립 당시는 옥천공립보통학교에 부설되었으며, 학과목으로는 수신·공민·일어·직업(농업) 등을 과하였다.
1929년 3월에 제1회 졸업생 24명을 배출하였고, 1936년 5월에 옥천농업실수학교로 개칭되었다가 1944년 2월 3년제 옥천농업전수학교로 개편되었다. 1945년 3월에 4년제 옥천농업학교로 개편되어 농과 8학급을 편성하였으며, 1946년 9월 6년제 옥천농업중학교로 개편되었다.
1951년 9월에는 학제변경에 따라 3년제 옥천농업고등학교로 개편되었으며, 1958년 2월 교명을 옥천상업고등학교로 변경하여 상업과 12학급을 운영하였다. 1961년 11월에 농과 6학급, 상과 6학급의 옥천실업고등학교로 교명이 변경되었고, 1961년 이래 1977년까지 상과·기계과·농과·잠과·보통과(인문과)·전기과 등이 신설 또는 폐과되어오다가 1976년에 보통과·기계과·전기과로 편성하였다.
1977년 3월 옥천공업고등학교로 교명이 변경되었으며, 그뒤 보통과를 폐지하고 토목과·건축과·전자과를 신설하였다. 1998년 3월 현재 7학급에 재학생 320명, 교원 22명이고 졸업생은 총 1만 2,030명을 배출하였다.
교육목표는 ‘도덕적인 사람, 창조적인 사람, 자주적인 사람, 합리적인 사람, 건전한 사람’으로, 생활목표는 ‘근면 성실한 참된 기술인 육성’으로 설정하여 이의 실천에 힘쓰고 있다. 교육부지정 시범공업고등학교로 지정되어 교육부시범공고발표회를 가진 바 있다.