學校創建于1917年，前身為師大女附中，有著的教育教學傳統和深厚的文化積淀，以治學嚴謹，育人有方享有盛譽。著名的女科學家郝詒純（科學院院士）、胡啟恒（原中科院副院長）、陸士嘉、女新聞工作者浦熙修、陳柏生、女將軍聶利、女畫家肖淑芳等都先后從這里畢業。全國著名學者、教育家馬寅初、陳藎民、傅仲蓀、程春臺、閔嗣鶴，胡潔青等都先后在校任教。
新成立后，1983年學校優先進行德育工作改革探索，構建以學生發展為本、以學生為主體、學生自主參與的學校德育工作新模式。1984年學校優先在北京市進行課程改革，自編的語文教材經教委審批后在全國使用。1995年起，經市教委批準，學校高中進行新一輪課程改革，課程結構為必修+專修+選修+活動課。專修課來實現“基礎分流”，選修課與活動課來充分發揮學生的個性特長，以便更好地體現教育的發展功能。1996年開始探索新的辦學模式，在以實驗中學為中心的基礎上，已建成中外合作學校“北京中加學校”、體制改革校“實驗中學分校”。
“追求發展、追求不凡”是學校辦學的指導思想，讓學生得到充分發展，使每個人都達到他所能到的水平是學校的教育追求。學校在歷屆高考中都取得優異成績，大學上學率為，每年重點大學上線率均在95%以上，其中考入、北大兩校的人數約占26%以上，每年向十余所大學保送不錯生10余名。
執著的事業追求，扎實嚴謹的工作作風，寬容和諧的人際關系是學校教師隊伍的傳統，使學校擁有一支高素質的教師隊伍。近幾年承擔、部委級科研項目，出版專著或教育著作近百本，有較大的影響。撰寫論文千余篇，其中數百余篇發表在全國或市級刊物上。
學校重視體育衛生工作，是北京市女排高水平運動隊和田徑傳統校。學校對高中體育教學進行改革，構建了“必修+專修”的體育教學模式。多次被評為傳統項目先進校和全國衛生保健先進校。積極探索體教結合的培養人才新模式,取得豐碩成果。學校又是對外開放的窗口，進行各種形式的交流。積極搭設培養性人才平臺。十幾年來，先后共有幾百名教師、幾百名學生到美國、加拿大、日本、英國，法國、德國、新加坡、韓國、泰國、澳大利亞、南非等國進行考察、進修，并與美國、德國等學校建立互訪交流關系。學校多次被評為西城區外事先進單位。近幾年來學校有大量學生升入有名大學深造。
“以人為本，服務社會，追求發展，追求不凡”的辦學宗旨，已經成為全體師生的共同教育價值觀。尊重學生個性，滿足學生發展要求，使全體學生在生動活潑的教育教學活動中得到主動的、充分的發展成為教育教學改革的永恒主題和教育追求。注重學科基礎，培養學生合格的科學素養是學校教學的重要特色。注重品德培養，關注學生心理健康和人格發展是全體教師共同的認識。學校人才培養目標是：“會做人，會求知，會辦事，會生活”。學校的校訓是：“誠信、嚴謹、求是、拓新”。
實驗中學分設高中（本部）、初中（分校）。本部占地面積35359.26平方米，建筑面積51667.7平方米，運動場(館)面積12000平方米。圖書館藏書約幾萬種，約十幾萬冊，有兩個電子閱覽室，可供110人同時上網閱覽，電子圖書千余種；期刊百余種，報紙幾十種。分校建筑面積29930平方米，于2007年8月竣工，是融合“科技、人文、綠色”理念于其中的新的現代建筑。
90年發展歷程，學校取得成績顯著。先后評為北京市全面育人、辦有特色學校、北京市教育科學研究先進校、北京市中小學科技活動示范校和科普教育基地、北京市外事先進學校、健康促進校、北京2008年奧林匹克教育示范學校、全國衛生保健先進校和傳統項目（排球）先進校、游泳協會北師大游泳運動學校、世界遺產青少年教育中心、聯合國教科文組織聯系網絡學校。
