Trường THPT Đống Đa có bề dày tryền thống 60 năm xây dựng và trưởng thành. Trường PTTH Đống Đa mà tiền thân là trường cấp III Đống Đa, được thành lập từ năm học 1959-1960 với tên gọi PTCN cấp III Đống Đa. Khóa học đầu tiên của trường đào tạo tại địa điểm chung với trường cấp II Trung Liệt nằm cạnh gò Đống Đa. Là trường phổ thông cấp III đầu tiên của Quận, mang tên Đống Đa – gắn với địa danh lịch sử hào hùng của dân tộc: Chiến thắng Ngọc Hồi – Đống Đa năm 1789 của vua Quang Trung – Nguyễn Huệ. Đến năm học 1963-1964 trường được dời về ngõ Quan Thổ 1 – Tôn Đức Thắng. Mùa khai giảng đầu tiên của trường cấp III Đống Đa tại địa điểm mới cũng là mùa khai giảng đầu tiên của trường cấp III Trưng Vương A, kế thừa truyền thống hiếu học, thanh lịch nổi tiếng của học sinh Hà Nội (trường Đồng Khánh – Trưng Vương). Trên cùng 1 địa điểm tại số 10, ngõ Quan Thổ 1, Tôn Đức Thắng vào thời điểm đó, buổi sáng học sinh trường cấp III Đống Đa đến lớp, buổi chiều học sinh trường cấp III Trưng Vương A đến trường. Năm học 1993-1994, THPT Đống Đa và THPT Trưng Vương được sáp nhập thành trường THPT Đống Đa ngày nay.