学校创立于1917年，前身为师大女附中，有着的教育教学传统和深厚的文明积淀，以治学严谨，育人有方享有盛誉。着名的女科学家郝诒纯（国家科学院院士）、胡启恒（原中科院副院长）、陆士嘉、女新闻工作者浦熙修、陈柏生、女将军聂利、女画家肖淑芳等都先后从这里毕业。全国着名学者、教育家马寅初、陈荩民、傅仲荪、程春台、闵嗣鹤，胡洁青等都先后在校任教。
新国家成立后，学校得到了几代党和的支持与关心，曾为学校一个女学生的日记写过指示；刘少奇、陈云、李鹏、李岚清等为学校题词；邓颖超、彭真、贺龙、陈毅、聂荣臻、王震等先后来校指导工作或加入活动。1997年，建校八十周年，江泽民同志给学校题词：“贯彻党的教育理念，深入教学改革，构成办学特色”。1983年学校优先进行德育工作改革探索，构建以学生进步为本、以学生为主体、学生自主加入的学校德育工作新模式。1984年学校优先在北京市进行课程改革，自编的语文教材经教委审批后在全国应用。1995年起，经市教委同意，学校高中进行新一轮课程改革，课程结构为必修+专修+选修+活动课。专修课来实现“基础分流”，选修课与活动课来充分施展学生的个性专长，以便更好地体现教育的进步性能。1996年开始探索新的办学模式，在以实验中学为中心的基础上，已建成中外合作学校“北京中加学校”、体系改革校“实验中学分校”。
“追求进步、追求非凡”是学校办学的指导思想，让学生得到充分进步，使每个人都达到他所能达到的能力是学校的教育追求。学校在历届高考中都取得优异成果，大学上学率为，每年重点大学上线率均在95%以上，其中考入清华、北大两校的人数约占26%以上，每年向十余所大学保送可观生10余名。
执着的事业追求，扎实严谨的工作作风，宽容和谐的人际关系是学校老师团队的传统，使学校拥有一支高素质的老师团队。近几年担当、部委级科研项目，出版专着或学科教育着作近百本，有较大的影响。撰写论文千余篇，其中数百余篇发表在全国或市级刊物上。
学校注重体育卫生工作，是北京市女排高能力运动队和田径传统校。学校对高中体育教学进行改革，构建了“必修+专修”的体育教学模式。多次被评为传统项目先进校和全国卫生保健先进校。积极探索体教联合的造就人才新模式,取得丰盛成绩。学校又是对外开放的窗口，进行各种方式的交流。积极搭设造就性人才平台。十几年来，先后共有几百名老师、几百名学生到美国、加拿大、日本、英国，法国、德国、新加坡、韩国、泰国、澳大利亚、南非等国进行调查、进修，并与美国、德国等学校树立互访交流关系。学校多次被评为西城区外事先进单位。近几年来学校有大量学生升入有名大学深造。
“以人为本，服务社会，追求进步，追求非凡”的办学主旨，已经成为全体师生的共同教育价值观。尊重学生个性，满足学生进步要求，使全体学生在生动活泼的教育教学活动中得到主动的、充分的进步成为教育教学改革的永久主题和教育追求。重视学科基础，造就学生合格的科学素养是学校教学的重要特色。重视品德造就，关注学生心理健康和人格进步是全体老师共同的认识。学校人才造就目的是：“会做人，会求知，会办事，会生活”。学校的校训是：“诚信、严谨、求是、拓新”。
实验中学分设高中（本部）、初中（分校）。本部占地面积35359.26平方米，建筑面积51667.7平方米，运动场(馆)面积12000平方米。图书馆藏书约几万种，约十几万册，有两个电子阅览室，可供110人同时上网阅览，电子图书千余种；期刊百余种，报纸几十种。分校建筑面积29930平方米，于2007年8月竣工，是融合“科技、人文、绿色”方针于其中的新型现代建筑。
90年进步历程，学校取得成果显着。先后评为北京市全面育人、办有特色学校、北京市教育科学研究先进校、北京市中小学科技活动示范校和科普教育基地、北京市外事先进学校、健康促成校、北京2008年奥林匹克教育示范学校、全国卫生保健先进校和传统项目（排球）先进校、国家游泳协会北师大游泳运动学校、世界遗产青少年教育中心、结合国教科文组织联系网络学校。
