卢湾高级中学的前身是卢湾中学，1953年建校，是建国后上海市人民政府首批创建的新型完全中学之一，1978年被列为卢湾区重点中学。1999年卢湾中学高中部与上海市第十二中学高中部合并，更名为卢湾高级中学。2005年学校被评为上海市实验性示范性高中。自2010年实施“创新素养培育实验项目”，2012年与加拿大合作开办BC海外高中课程项目。
进入21世纪，卢湾高级中学站在“上海市实验性示范性高中”的新起点上，传承理科特长和科技教育特色，提出“科学教育树人，人文精神立魂”的办学理念。三届校长坚持不懈地“叠罗汉”，分别以《普通高中学校加强科学教育，提升学生的科学素养》、《高中科学教育内容标准及实施策略的研究》、《高中学校科学教育课堂教学改革行动研究》，三轮办学实验课题，引领学校在创新中稳步、持续发展。学校被评为上海市科技教育特色示范学校、上海市艺术特色学校、中国青少年科学素质2049培育计划试点学校、联合国《环境、人口与可持续发展教育（EPD）》项目实验基地、上海市头脑奥林匹克特色学校、上海市教师专业发展学校暨见习教师规范化培训基地、上海市“二期”课改基地。连续多年被评为上海市绿色学校、上海市文明单位、上海市中小学行为规范示范校，2011年学校被命名为“上海科学会堂青少年科学社卢湾高级中学分社”，2012年获得全国未成年人思想道德教育工作先进单位等荣誉称号。2003年学校心理中心成立以来，不断发展，成为卢湾教育小区心理健康教育中心、黄浦区未成年人心理健康教育指导中心和家庭教育指导中心、上海教师心理健康发展服务中心黄浦咨询点、上海市心理健康教育示范校，学校心理教育的示范辐射效应不断彰显。
学校秉承“科学教育树人，人文精神立魂”的办学思想，着力于培养学生的创新精神和实践能力，让学生在“科学教育”的浸润下成长，带着“科学教育”的烙印走向社会，这是学校科学教育的培养方向。学校提出了科学教育的培养目标：以学生发展为本，面向全体学生，培养具有高度科学素养和人文精神，具有终身可持续发展能力的新一代高中学生，着力培养学生“科学认知”的知识和技能；“科学实践”的意识和能力；“科学立身”的态度和精神。卢湾高级中学以“科学教育”为特色的办学实践在上海乃至全国都具有了一定的影响，在国内以至国际的科技比赛中捷报频传。近几年，学生共获世界级奖项十余项，多名同学代表中国赴美参加国际青少年创新大赛，获得等第奖。两名学生祝之瑞、杨立青的名字被国际太空组织用以小行星命名。此外，国家级奖项40项，市级奖项253项，共有30余名学生获上海市“明日科技之星”等称号。
同时，学校通过艺术教育，加强对学生人文精神的培育与浸润，科学之花在这片充满高雅艺术之气的沃土上盛开，2008年，学校成为“十一五”期间首批上海市艺术教育特色学校。
科学教育的办学实践，为学生的创新实践活动搭建了平台；艺术人文的综合培养，为学生素质的全面提升打下了基础。在卢湾这片创新教育的土壤上将会培育出更多创新型人才。
