惠州市实验中学其前身是创办于1975年的惠州师范学校。

2000年4月，惠州师范改制办高中，更名为惠州市高级中学。

2002年6月，根据发展需要，学校再次更名为惠州市实验中学。

师范学校阶段

1975年10月，惠州市委、市政府根据惠阳地区革委会（惠地【1975】76号）文件精神，决定成立“惠州市师范学校”，并任命教育局长蔡尚卿同志兼任校长，黄冠全同志任副校长主持全面工作。

学校始创之地，原是惠州一中在市南郊古塘坳的校办农场。创办之初，条件十分艰苦，当时是个“七无”学校。即：无校门，无围墙，无道路，无教学楼，无办公楼，无运动场，无自来水。只有三排破泥砖屋，十位教职工，平均年龄50多岁。学校第一届招收惠阳、博罗、龙门等地小学民办教师共30名。

1978年学校正式挂牌，纳入全省统一招生。1987年惠阳地区地改市，学校更名为“惠州师范学校”，实行省市共管，面向惠州、河源、汕尾、东莞等地招生。

高级中学阶段

2000年4月，学校根据惠州教育发展的需要和市政府的决定，由中师转办高中，并更名为“惠州市高级中学”。

2002年4月，为了拓展改革与发展空间，更有利于创牌与发展，学校在上级支持下，再次更名为“惠州市实验中学”。

在科学发展观的指引下，学校树立“以人为本，以质量与特色立校”的办学理念，确立以创办“高质量、有特色、现代化的一流名校”为办学目标，发扬前辈们艰苦创业的优良传统与作风，不畏艰难，顽强拚搏，大胆改革，勇于创新，广纳四方贤才，争取八方支持，不断完善办学条件，不断打造优质团队，不断优化学校管理，不断创新育人机制，大力推进改革与发展。

在改革与发展的道路上，学校成功实现了三次大跨越：2003年成为惠州市一级学校，2006年成为广东省一级学校，2008年成为广东省国家级示范性普通高中。办学质量稳步提高。学校在探索中前进，在改革中发展，在拼搏中进步，逐步由小到大，由弱到强。通过不断的努力，取得了明显的进步。

同时，学校也打造了一支有强烈事业心和使命感、师德高尚、业务精湛、勇于创新、充满活力的管理团队和教师团队；构建了一套民主、科学、有效的管理机制和科学的育人机制；形成了教师勤教乐教，学生勤学好学，师生团结和谐、奋发有为的校园文化和优良校风；实现了学校特色资源的优化整合，并逐渐形成了自己的办学特色。

学校先后通过政府直接投入和政府贴息学校向银行贷款等多种形式筹资5000多万元，新建了综合实验大楼、教学楼、图书馆、学生食堂、学生宿舍，改扩建运动场、艺术楼等一系列工程建设，使学校建筑面积增加了3万多平方米，校园环境明显改变，办学条件明显改善，学校面貌焕然一新。

新建北校区

2023年9月1日，新建的惠州市实验中学北校区正式开学，惠州市实验中学开启一校两区的新气象。惠州市实验中学北校区是市教育局直属公办寄宿制示范性重点高中分校区，学校位于市区白鹭湖伊云美地，山环水绕，自然环境优美。

首年招收8个教学班，共432名学生，其中面向惠城区招收402人，仲恺区招收30人。北校区由惠州市实验中学全面组织实施教育教学管理，教育理念一致、育人模式相同、管理团队一体、课程资源共享、教师统一招聘。

“北校区有着比本部校区更好的教育教学设施，更先进的设备，更有利学习的地理环境，更科学的师资力量，相信会带动惠州市实验中学一校两区更好地发展。”惠州市实验中学是全国首批“人工智能科普教育示范基地”，多年来参加省市青少年科技创新大赛屡获一等奖。市实验中学校长罗粤珂透露，北校区面向仲恺区录取的学生综合素质比较高，北校区信息化建设的设备设施比较先进，学校准备成立科创班，根据因材施教的规律，为国家培养更多高素质人才。

校本部扩建

2025年7月，惠州市公共资源交易中心发布《惠州市实验中学校本部扩建工程设计招标计划》。这意味着，惠州市实验中学计划扩建校本部。惠州市实验中学校本部扩建项目总占地约3606平方米，总建筑面积约14410平方米。建设内容包括新建教学楼一栋，新建学生宿舍一栋；拆除原有体育馆，重建文体综合楼。