徐州府官立中学堂

1903年下半年，清廷下诏，命各省书院改设学堂，徐州各书院陆续改弦更张，有着千年历史的古代书院制度在徐告终，云龙书院（兴办于清康熙六十年（1721年））改为徐州府官立中学堂。

江苏省立第十中学

1912年，教育部颁布《普通教育暂行办法》规定学堂改为学校，监督、堂长统称校长，徐州府中学堂改为省立第十中学，但因张勋盘踞徐州，几经周折，直至1917年秋才正式开学。1920年9月迁至现徐州一中夹河街校区，学制为四年。1924年起学制改为初中、高中各三年。

江苏省立第七师范学校

1912年3月，徐州师范学堂改称“徐州师范学校”，11月改为江苏省立第七师范学校，学制五年（预科一年、本科四年）。省立七师作为中等师范学校，以培养小学教员为办学目标。

江苏省立徐州中学

1927年5月，省立十中与省立七师合并，改组为江苏省立徐州中学。

1928年，省立十中与省立七师合并，称“中央大学区徐州中学”，分高、初中两部，附设师范班。

1929年8月，“大学区制”废除，学校改称“江苏省立徐州中学”。江苏省立徐州中学高中部在原省立十中校舍（第一院，今夹河街校区）办学，设普通科和师范科（师范科于1932年停办）；初中部在原省立七师校舍（第二院，今公园巷小学）办学。

1937年，抗日战争爆发，省立徐州中学高中部迁往萧县龙泉寺，初中部迁往铜山县侯集村。次年1月，学校停办。

1945年，抗日战争胜利后，原设在安徽阜阳公立桥的江苏省第八临时中学迁回徐州，在原江苏省立徐州中学一院校址上课。

1946年初，江苏省第八临时中学改组，宣布江苏省立徐州中学复校。

徐州市第一中学

1948年12月，徐州解放。12月20日原江苏省立徐州中学复课，并将原江苏省立连云中学（迁校留下的两个班）和徐州市私立建国中学、子扬中学、正德中学、立达女子中学五校并入。同年12月29日，被正式命名为徐州市立第一中学。

1950年5月，因徐州由山东省临时代管，学校更名山东省徐州市立第一中学。

1953年6月，徐州市划归江苏省，学校改称江苏省徐州市第一中学。同年9月，学校被教育部确定为全国首批重点中学，列全省14所之一。

1963年3月，徐州一中被确定为省首先办好的15所示范性全日制中学之一。

1977年4月，被确定为江苏省16所重点中学之一。

1978年，江苏省教育厅决定恢复徐州一中为省重点中学。

1997年9月，依托徐州一中办学的民办初中撷秀中学创办。

1998年3月，徐州市政府正式作出徐州一中不再招收初中新生逐步过渡成为独立高级中学的决定。同年4月27日，徐州一中成为全省首批、徐州市第一所国家级示范高中。

1999年5月，徐州一中继“文革”后首次恢复面向六县（市）和贾汪区招生。7月，占地325亩，投资15亿，总建筑面积为8万平方米的徐州一中分校（后更名九里校区）奠基。

2000年7月，学校最后6个班的初中学生毕业，至此，学校成为独立的高级中学。同年8月九里校区开始启用。9月徐州一中在夹河街校区创办依托徐州一中办学的民办高中徐州市撷秀中学。

2011年8月，徐州市委、市政府决定撷秀中学初中部搬离夹河街校区迁往新城区大龙湖畔，并由徐州一中和徐工集团组成董事会，在新城区开办徐州市撷秀初级中学。

2014年，徐州市政府在徐州奥体中心附近规划建设徐州一中新城区校区（后更名紫金校区）。

2020年8月，徐州市第一中学完成搬迁，9月学生进入新校区上课，九里校区不再使用，夹河街校区由徐州市撷秀中学使用。（10月徐州市委市政府在原徐州一中九里校区校址设立徐州中学）。

2021年2月5日，徐州一中新城区校区（后更名紫金校区）二期建设项目开工建设。

2022年9月，徐州市第一中学发布2023年招生政策，徐州市第一中学将不再面向县区招生。10月20日，徐州市第一中学新城区校区二期竣工。