1937년 3월 수업연한 5년의 전주공립중학교로 설립되었다. 100명의 입학생으로 출발하여 1942년에 79명이 최초로 졸업하였다.
교육과정은 수신 · 국어 · 한문 · 영어 · 역사 · 지리 · 수학 · 이과 · 실업 · 도화 · 음악 · 체육 · 무도 · 교련 등을 주로 가르쳤다. 1938년 4월 전주남공립중학교로, 1946년 11월 전주공립중학교로 개편하고 수업연한이 6년으로 연장되었다.
1951년 9월 「교육법」 개정에 따라 전주상업고등학교와 전주남중학교로 개편되어 고등학교는 9학급으로 편성하였다. 1970년 1월 중학교는 분리되고, 그 뒤에 현재의 위치로 교사를 신축 이전하였다.
2002년 9월 전주제일고등학교로 교명을 변경하였다. 2002년 10월 인터넷정보과, 컴퓨터그래픽과, 정보처리과로 학칙을 개정하였다.
2005년 8월 일반계 보통과로 학과개편이 승인되었다. 2008년 8월 10학급으로 학급 증설이 인가되었다. 2009년 8월 2010학년도 과학 · 수학 교과교실제 운영학교로 선정되었다.
2009년 10월 교육과학기술부 2010학년도 과학중점학교로 지정되었으며, 2009년 11월 기숙사를 준공하였다. 2010년 1월 전라북도교육청(현, 전북특별자치도교육청) 2010학년도 교과교실제 연구학교로 지정되었다.
교육목표는 ‘애국 · 성실 · 고결 · 덕성 · 기능인 양성’에 두고 있으며, 설립 당시의 교훈은 ‘지성(至誠) · 강건(剛健)’이었으나 1980년 현재의 ‘성실(誠實) · 근면(勤勉)’으로 설정하였다.
학교행사로는 1980년부터 동문연합체육대회를 연례행사로 실시하고 있으며, 1988·1989년에 교육부지정 연구학교로 운영되었다. 학생활동으로는 바른생활심포지엄, 효행사례발표 등을 실시하고, 『전상학보』를 발간하여 학교와 학생들의 생활을 소개하고 창작활동과 정서생활을 배양하였다.
학습지도우수학교 표창, 교육부장관의 전국실업계우수학교 표창, 학교신문 전국경연대회에서 동국대학교총장상, 영역별 우수학교로 표창 등을 받은 바 있다. 1997년에는 검도부를 창설하였다.
2010년 2월 현재 67회 졸업으로 총 2만 2534명의 졸업생을 배출하였다.