1907年，创建秦省第一中学堂。

1913年，“西安府中学堂”改名为“陕西省立第一中学校”，学制四年。

1927年，陕西省立一中奉陕西省教育厅命令，合并陕西省立三中，迁往原陕西省立三中校址（早慈巷）。

1934年10月，学校更名为“陕西省立西安第一初级中学校”。

1938年，陕西省立一中遵照政府命令南迁，来到陕南洋县，在洋县文庙内搭棚建舍，自制教具学具，开展教育教学活动，设立高中班，学校成为完全中学，恢复原校名“陕西省立第一中学校”。

1944年，在北院门创立省立一中分校（即今西安回民中学）。

1945年，学校迁回西安（长安县丰店）办学。

1946年2月，迁回早慈巷原址办学。

1949年5月，延安行知中学并入陕西省立一中。

1954年，学校更名为“陕西省西安中学”，并被确定为省教育厅直属重点中学。

1970年，学校划归西安市，改名为西安市第九十中学。

1980年，学校恢复陕西省西安中学校名，重新确定为陕西省教育厅直属的省级重点中学。

2005年，学校迁入凤城五路新址；8月，学校被评为国家级体育传统项目学校。

2007年，学校被陕西省教育厅确定为陕西省高中新课程样本学校。

2009年，学校被评为陕西省首批省级示范高中。

2011年12月，学校被评为国家级语言文字规范化示范校。

2013年1月，学校被评为全国最佳素质教育特色学校。

2017年10月，学校入选第一批全国青少年校园篮球特色学校。

2018年9月，学校入选2018年全国青少年校园足球特色学校。

2020年9月，学校入选全国青少年校园排球特色学校。

2023年5月，学校被吉林大学确定为卓越生源基地。