1956年1月建华中学改为公办，校名为“浙江省温州第二初级中学”。

1958年7月，改校名为“温州市第六中学”后，温州民办新华中学并入，并招收高中新生。

1960年，校址由道后迁至东公廨现址（原温一中分部）。

1987年6月，增挂“温州实验中学”校牌；暂停招收高一新生。

1989年7月，正式定名为“温州实验中学”。

1994年下学期，结束高中，专办初中。

1997年7月，温州市政府决定：温州实验中学和温州第十中学实行联合办学。同时，在南浦兴建校区。

2002年7月，在原温州中学校址设立九山校区。

2003年7月，九山校区迁至横渎原温州卫生学校校址，设立绣山校区。

2007年9月，绣山校区更名为绣山中学，实行集团化办学。

2012年，绣山中学、第二外国语学校正式独立。南浦校区正式改为南浦分校。四个学校相对独立。

2016年9月，府东校区（温州市第二十七中学）建成并投入使用。

该校以严谨的教风、勤勉的学风、营造和谐精致的校园环境，培养学生的良好习惯和坚韧品格。学校先后获得“中国/世界卫生组织(who)健康促进银牌学校”、“全国现代教育技术实验学校”、“全国学校体育卫生工作先进单位”、“全国创建绿色学校先进学校”、“浙江省文明单位”、“省教科研先进集体”、“省绿色学校”、“省艺术教育先进单位”、“省科研兴校200强”、“温州市示范初中”等荣誉称号·

2000年后，学校正按《温州实验中学“现代化学校”建设规划》，把学校办成名符其实的、在全国有影响、全省知名的“实验性”和“特色性”兼备的现代新型集团化学校。