Trường THPT Chuyên tỉnh Thái Nguyên, tiền thân là trường Năng khiếu Bắc Thái được thành lập theo Quyết định số 408 ngày 15 tháng 08 năm 1988 của Chủ tịch UBND tỉnh Bắc Thái. Trong quyết định ghi rõ giao cho Sở Giáo dục & Đào tạo tuyển từ số học sinh xuất sắc đã trúng tuyển vào lớp 10 PTTH có đủ năng lực về trí tuệ, đạo đức và sức khoẻ. Bố trí đội ngũ giáo viên, cơ sở vật chất và trang thiết bị đảm bảo cho việc dạy và học của lớp Năng khiếu. Sau một thời gian chuẩn bị, ngày 15 tháng 10 năm 1988 trường tiến hành khai giảng khoá đầu tiên với đội ngũ cán bộ giáo viên gồm 10 thầy cô giáo và 81 học sinh của 4 lớp ChuyênToán, Vật lí, Ngữ văn, Tiếng Nga. Cơ sở vật chất mượn tạm của Trung tâm kỹ thuật tổng hợp Bắc Thái và ngày 15 tháng 10 được chính thức lấy là ngày truyền thống của nhà trường.
Hằng năm tỷ lệ đỗ tốt nghiệp và đỗ đại học của nhà trường đạt 100%. Phần lớn các học sinh đều theo học tại các trường đại học top đầu cả nước. Có khoảng 10% học sinh giành được các suất học bổng du học tại Hàn Quốc, Mỹ, Nga, Đài Loan, Úc,...
Với những nỗ lực trong quá trình xây dựng phát triển, Trường THPT Chuyên Thái Nguyên tặng Huân chương Lao động hạng Nhất, Nhì, Ba và nhiều phần thưởng cao quý khác của Đảng, Nhà nước và tỉnh Thái Nguyên
Để có được những kết quả trên, Trường THPT Chuyên Thái Nguyên luôn xác định nâng cao chất lượng chuyên môn, nghiệp vụ là nhiệm vụ hàng đầu. Từ đó, Nhà trường duy trì và thực hiện có hiệu quả các phong trào thi đua “Dạy tốt - Học tốt”, đẩy mạnh phong trào xây dựng “Trường học thân thiện, học sinh tích cực”...
Hằng năm, nhà trường đều gắn các cuộc vận động và phong trào thi đua của ngành Giáo dục vào từng nhiệm vụ cụ thể, tạo sự đồng thuận và quyết tâm cao trong công tác giảng dạy. Đội ngũ giáo viên được tạo điều kiện thuận lợi tham gia các lớp bồi dưỡng và đào tạo nâng cao trình độ chuyên môn, với 100% có trình độ đạt chuẩn và trên chuẩn.
Năm 2019, Được sự quan tâm của các cấp lãnh đạo, Trường THPT Chuyên Thái Nguyên được chuyển tới cơ sở mới với quy mô hiện đại, khuôn viên sạch, đẹp, có đầy đủ số lượng phòng học và các phòng chức năng, trang thiết bị phục vụ tốt công tác dạy và học. Ngoài ra, trường còn có căng tin với phòng ăn lớn và 2 dãy kí túc xá với đầy đủ tiện nghi. Bước chân vào trường THPT chuyên Thái Nguyên, học sinh được đắm chìm trong không gian thiên nhiên tươi mát với nhiều cây xanh được trồng trong khuôn viên.
Với mục tiêu xây dựng “Trường THPT Chuyên chất lượng cao theo hướng hợp tác quốc tế, môi trường giáo dục lành mạnh, học sinh chăm ngoan, học giỏi, thành đạt”, nhà trường đang tiếp tục hướng tới một môi trường giáo dục toàn diện, phát triển cả về phẩm chất, năng lực và mang đến cho các em học sinh niềm hứng thú mỗi khi đến trường. Với sự đoàn kết và nỗ lực không ngừng của tập thể cán bộ và giáo viên, nhà trường chắc chắn sẽ bồi đắp thêm bề dày thành tích trong phong trào dạy tốt, học tốt; gặt hái nhiều quả ngọt trong sự nghiệp “trồng người” cao quý.