1926년 5월 공립 전주여자고등보통학교로 설립되었다. 공립으로 설립되었으나 그 이면에는 전주유지인 이강원(李康元) · 윤상언(尹相彦) · 김응두(金應斗) 등이 발기인회를 구성하여 노력한 결과로 이루어졌다.
수업연한은 4년이며 4학급에 정원 200명으로 편성, 1학년 53명이 최초로 입학하였다. 1930년 3월에 제1회 졸업생 25명을 배출하였다. 1938년 4월 교명을 전북공립고등여학교로 개칭하여 8학급 400명으로 운영하다가, 광복 후 1947년 8월 6년제 전북공립여자중학교로 개편하여 12학급 600명으로 증원하였다.
1951년 9월 학제변경에 따라 전주여자중학교와 전주여자고등학교로 분리 개편되어, 고등학교는 12학급 600명으로 편성하였다. 1974년 6월 현재의 위치로 교사를 이전하였다.
1995년 10월 영란관을 준공하였으며, 2004년 11월 19일 기숙사를 준공하였다.
교훈은 ‘맑고 곧게, 부지런히, 튼튼하게’로 설정하여 21세기를 주도할 진취적인 한국여성교육에 전념하고 있다. 학생활동으로는 민족항일기인 1929년 광주학생운동 당시 교내 서클을 조직하여 항일운동을 전개하다가 7명의 학생이 퇴학당하는 등 계속적인 독립운동을 전개하였다.
광복 후에는 학생들의 솜씨를 발표하는 ‘영란종합예술제’와 ‘세계민속무용경연대회’를 매년 개최하고 있다. 1996년에는 개교 70주년 기념행사를 개최하고, 『전주여고 70년사』를 간행하였다.
2010년 3월 현재 30학급에 재학생 1,124명, 교원 74명이다. 2010년 2월 69회 졸업에 총 2만 3426명의 졸업생을 배출하였다.