1907년 1월에 수업연한 4년의 제주관립보통학교로 설립되었다. 제주목사가 객사로 사용하던 영주관을 교사로 사용하였으며, 초대교장에는 제주군수 윤원구(尹元求)가 취임하였다.
1910년에 제1회 졸업생 26명을 배출하였으며, 1923년에는 수업연한이 6년으로 연장되면서 부설탐라학교를 설립하였다. 1931년에는 고학년 여학생들에게 재봉과 양잠기술을 지도하였다.
1938년 4월에 제주공립심상소학교로 개칭하고 용담간이학교를 설립하였고, 1939년 4월에는 아가간이학교를 설립하였다. 1941년 4월 제주북공립국민학교로 개칭하였으며, 같은해에 고등과 2년제 남자부 1학급을 설치, 중등교육을 실시하였다.
1951년 6월 제주북국민학교로 개칭하고 제주북국민학교 맹아분교를 설립하였다가 1969년 8월에 일도국민학교로 이설하였다. 1954년 4월에 12학급을 분리, 제주서국민학교로 개교하였으며, 1984년 3월 병설유치원 2학급을 설치하였다. 1996년 3월에 제주북초등학교로 교명을 변경하였다.
1998년 3월 현재 19학급(특수학급 1학급 포함)에 재학생 657명, 교원 23명이고, 졸업생은 88회에 총 2만 3,127명을 배출하였다. 교육의 힘에 의하여 국운이 좌우된다는 설립정신에 의하여, 교훈을 ‘나날이 배워 익히고(日日學) 날로 생각하며 새로워라(日日新)’로 설정하였다.
1950∼1960년대에는 도덕교육을 통한 국민윤리교육에 선구적 구실을 하였으며, 1976년부터 새 교육체제에 의한 시범적인 학교경영을 제주도 및 전국에 공개, 일반화에 노력하여왔다.
그 밖에도 전통음악교육·과학교육·교육방송 등 전반적인 교육개선에 힘쓰고 있으며, 특히 예체능활동이 두드러져 전국고전읽기 부분 우수교로 교육부장관상을 수상한 바 있다.