玉溪一中创建于1925年，始称玉溪县立初级中学，首任校长王继贞。1939年，成立云南省立玉溪中学（简称玉溪中学），增设高中部。1953年，云南省教育厅认定玉溪中学为全省七所重点中学之一。1957年，更名为云南省玉溪第一中学，1959年被云南省委认定为全省6所重点学校之一。

1963年5月，云南省教育厅贯彻教育部关于选定一批重点中小学与高一级学校形成“小宝塔”的通知精神，确定玉溪一中为9所“省管重点中学”之一，玉溪一中进入云南省“小宝塔”学校行列。1978年云南省教育厅确定11所学校为省级重点中学，玉溪一中是其中之一。

1980年9月，玉溪一中被云南省教育厅确定为24所省级重点中学之一，1981年起，在校长兼党支部书记杨丽晖的领导下，玉溪一中快速发展，1984年高考升学率从1980年的40·9%上升到94·98，创自1977年恢复高考后的新纪录。

1997年3月，以综合总分第一的考评成绩成为云南省教委认定的首批2所“云南省一级一等完全中学”之一。1997年12月，被国家教委确认为首批“全国中小学现代教育技术实验学校”，1999年9月，被中央精神文明建设指导委员会命名为“全国精神文明建设先进单位”。