1940년 2년제 매화농민학교로 설립되었다가, 1943년 농촌중견부인양성소인 여자실천학교로 개편되었다. 광복 후 농촌지역발전과 인재양성을 위하여 1946년 9월울진공립초급중학교로 설립 인가되어 울진향교(蔚珍鄕校)를 가교사로 개교하였다.
1946년 11월 현재의 위치로 이전하여 이듬해 6월 6학급으로 편성하였으며, 1948년 6월 제1회 졸업생 50여 명을 배출하였다. 같은 해 8월 9학급으로 증설하고 전수과를 설치하였다. 1949년 5월 4년제 울진공립중학교로 개편되었으며, 1950년 실업계로 전환하여 울진농업중학교로 교명을 변경하였다.
1951년 8월울진중학교와 울진농업고등학교로 분리·개편되었으며, 고등학교는 농업과와 축산과 6학급 160명으로 편성하였다. 1953년 임업과, 1955년 가정과가 증설되어 12개 학급으로 편성하였다가, 1961년 2월 가정과를 폐과하였다.
1964년 1월울진여자고등학교(8학급)가 설립 인가되어 3월에 개교하였다. 1973년 11월울진농업고등학교는 울진종합고등학교로 교명을 변경하였다. 1999년 3월울진여자고등학교와 울진종합고등학교가 통합하여 울진고등학교로 교명을 변경하고 남녀공학 18학급으로 운영하게 되었다.
2004년 3월 교육과학기술부 선정 농산어촌 우수고로 지정되었고, 2005년 3월 교육과학기술부 선정 자율학교로 지정되었다. 2006년 3월 교육인적자원부 지정 정책연구학교(독서교육)로 선정되었고, 2008년 3월 경상북도 지정 지역중심학교로 선정되었다.
2009년 3월 교육과학기술부 선정 기숙형 공립고 모델학교로 지정되었으며, 같은 해 12월 국정과제수행(기숙형 공립고) 우수교로 선정되어 교육과학기술부 장관상을 수상하였다.
교훈은 ‘성실하고 꿈을 지닌 사람이 되자’이며, 앎을 행하는 실천적 인성 함양, 기초·기본을 중시하는 교육과정 운영, 21세기를 주도할 창의적·논리적 사고력 배양, 민주적인 학교공동체 구현을 교육지표로 삼고 있다.
2010년 3월 현재 특수학급 1학급을 포함한 19학급에 531명의 학생이 재학하고 있으며, 교직원은 50명이 재직하고 있다. 2010년 2월 제58회 졸업식까지 총 14,988명의 졸업생을 배출하였다.