Trường THPT Trần Phú vốn là trường Petit Lycée do kiến trúc sư C.G. Lichtenfelder thiết kế, được xây dựng năm 1907. Ban đầu đây là trường tiểu học dành cho nữ, sau thành trường trung học. Năm 1960, trường chia thành hai ca học, buổi sáng là trường THPT Hoàn Kiếm, buổi chiều là trường THPT Trần Phú. Năm 1995, hai trường sáp nhập, lấy tên là trường THPT Trần Phú. Đến tháng 2/2009 trường đổi tên thành THPT Trần Phú - Hoàn Kiếm (để phân biệt với một trường cùng tên trên địa bàn Hà Nội).

Trường THPT Trần Phú - Hoàn Kiếm là một trường hệ công lập, trường không chỉ nổi tiếng với lịch sử lâu đời và chất lượng giáo dục hàng đầu mà trường còn được đánh giá cực cao trong số các trường trung học phổ thông trên địa bàn thủ đô thủ đô Hà Nội. Cùng với trường THPT Việt Đức, THCS Trưng Vương, THPT Phan Đình Phùng, THPT Chu Văn An, trường cấp 3 Trần Phú- Hoàn Kiếm được xếp vào top 5 ngôi trường hàng trăm tuổi, là nơi cất giữ ký ức của biết bao thế hệ học trò của thủ đô.

Là ngôi trường với bề dày lịch sử hàng trăm năm, trường Trần Phú- Hoàn Kiếm là nơi đào tạo biết bao thế hệ học sinh. Đây cũng là ngôi trường có nhiều danh nhân theo học và trưởng thành như  Đại tướng Võ Nguyên Giáp, Tổng bí thư Trường Chinh, Giáo sư Hồ Đắc Di, nhà văn Thạch lam, Khái Hưng, nhà thơ Nguyễn Nhược Pháp, Vũ Hoàng Chương…

(WOWTIMES) Những cột mốc đáng nhớ trong hành trình 103 năm của Trường THPT Trần Phú – Hoàn Kiếm

Năm 1919, Pháp đã cho thành lập hai ngôi trường Trung học để dành cho tầng lớp cao tại Đông Dương học, đó là là trường Grand Lycée và trường Petit Lycée. Trường Petit Lycée dùng để đào tạo các lớp dưới với độ tuổi từ 11 đến 15, còn trường Grand Lycée dùng để đào tạo các lớp trên với độ tuổi từ 16 đến 18.

Năm 1960, trường này được phân chia thành buổi sáng là trường cấp 3 Phổ thông Công nghiệp Hà Nội, buổi chiều là trường phổ thông Hoàn Kiếm.

Tháng 10 năm 1964, khi chính phủ Pháp bàn giao lại cơ sở trường Albert Sarraut tại số 8 Hai Bà Trưng, trường chuyển về địa điểm hiện nay.

Năm 1965 trường được công nhận là đơn vị điển hình tiên tiến xuất sắc và vinh dự được Chủ tịch Hồ Chí Minh kí quyết định thưởng Huân chương lao động hạng Ba.

Cuộc kháng chiến chống Mỹ cứu nước nổ ra, cùng với những biến động của đất nước, thầy và trò trường Phổ thông công nghiệp cấp 3 Hà Nội phải sơ tán về Thường Tín, Thanh Trì, rồi huyện về Đông Anh. Để tránh những tổn thất, trường chia thành hai trường mới, Trường phổ thông Công nghiệp cấp 3 Hà Nội và Trường phổ thông công nghiệp Hoàn Kiếm.

Năm 1973, khi hiệp định Paris được kí kết, Mỹ ngừng ném bom bắn phá miền Bắc, cả hai trường lại trở về số 8 Hai Bà Trưng.

Năm 1975 trường đổi tên là Trường phổ thông cấp 3 Hoàn Kiếm, rồi Trường phổ thông trung học Hoàn Kiếm. Trường phát triển với quy mô rộng gồm 54 lớp.

Năm 1979, Trường Phổ thông trung học Hoàn Kiếm thu nhỏ quy mô, chỉ học ca sáng, ca chiều nhường chỗ cho Trường Phổ thông trung học Trần Phú từ 80 Thợ Nhuộm chuyển về.

Năm 1990, trường vinh dự được Nhà nước trao tặng Huân chương Lao động Hạng Ba lần 2

Tháng 5/1995, Trường Phổ thông trung học Hoàn Kiếm và Trường Phổ thông trung học Trần Phú sáp nhập thành Trường THPT Trần Phú, do thầy Hoàng Trọng Tuấn làm hiệu trưởng.

Năm 2000, trường vinh dự được Nhà nước trao tặng Huân chương Lao động hạng Nhì

Ngày 23.1.2009, Sở giáo dục và đào tạo Hà Nội đã quyết định đổi tên Trường THPT Trần Phú thành Trường THPT Trần Phú – Hoàn Kiếm.

Năm 2020, trường vinh dự được Nhà nước trao tặng Huân chương Lao động hạng Nhì lần 2

Với những thành tích lớn lao mà nhà trường đã đạt được trong gần 60 năm xây dựng và trưởng thành, Trường Trần Phú – Hoàn Kiếm thực sự trở thành ngôi trường giáo dục toàn diện của các thế hệ học sinh, trở trành địa chỉ tin yêu của các bậc cha mẹ học sinh và trở thành niềm tự hòa của ngành giáo dục Thủ đô.