1947年11月24日，石家庄市立联合中学建校。

1948年8月，市委、市政府决定将石家庄市立联合中学一分为三；9月13日，石家庄二中建校。校舍位于原市立医院旧址、现老火车站对面汇文书店附近。建校之初，学校为初中男校，共8个教学班，390余名学生。教师主要是华北联合大学的毕业生及部分从国民党统治区投奔解放区的进步大学生。

1949年2月，迁址到新开路67号（原华北政府交通部所在地，现兴凯路187号）。

1948年10月，蒋介石命驻北平国民党军队傅作义部偷袭石家庄。师生执行市政府命令，于29日夜分两路紧急转移到晋县和赞皇县解放区；11月初，国民党军队败退，师生返校。

1955年9月，开始招收高中学生，共6个班，学校成为完全中学。

1958年9月，开始招收女生，实行男女同校。

1962年，被确定为河北省首批办好的重点中学，成为“小宝塔”学校。

1978年，河北省教育科学研究所和学校签订协议，把学校作为教学改革实验校。

2000年，省教育厅命名石家庄二中为“河北省实验中学”。

2002年6月，市教育局批准成立石家庄二中教育集团。

2020年9月，被评为“河北省教育系统先进集体”。

2023年，被评为北京大学博雅人才“四星级共育基地”（最高级别）。

2024年4月，被评为上海交通大学“创新人才共育基地”；5月，被评为南开大学“拔尖创新人才大学中学衔接培养基地”。