1969年–1982年，南郊五七学校“戴帽初中”

1969年，为解决温州的教育困境和读书难的问题，温州市近郊区教育办公室批准成立南郊五七学校“戴帽初中”，钱彦生担任革委会组长负责学校工作。

1982年–1984年，南郊中心学校

1981年，温州市郊区文教卫生局将学校更名为“南郊中心学校”，在南塘街分设初中部和小学部。

1984年–1999年，温州市南郊中学

1984年，随着初中部分离出来开始独立办学，温州市鹿城区教育委员会将学校更名为“温州市南郊中学”，同时在纺织路选址修建新校园，并于1989年迁入新校址。

南郊中学隶属温州市鹿城区教育局，当时学校占地12亩，规模较小，只有十四个初中班级。

1999年-，温州市第二十一中学

1999年，经温州市教育局提名、升格、改制，更名为“温州市第二十一中学”，2000年随着温州市城市建设的扩大，市政府将二十一中列为2000年为民办实事中的“育才工程”项目之一，开始征地改、扩建。改、扩建后隶属温州市教育局。

2000年，开始创办中澳班，以强化英语为主。

2001年，开始创办高中部。

2002年，学校被温州市人民政府列为“面向二十一世纪的温州十大名校”之一。

2004年，中澳班升格中澳部，和普高学生一样参加高考或出国到澳大利亚继续深造，多渠道的升学模式便是这一时期中澳部的办学特色。

2009年，中澳部升格变为澳大利亚高中，开展vce课程教育。

2014年，被浙江省教育厅确认为“浙江省二级普通高中特色示范学校”。

2016年，被温州市教育局列为“新优质学校”。