Mùa Thu năm 1961, đáp ứng nguyện vọng của Đảng bộ, Nhân dân, phụ huynh huyện miền núi Hương Sơn, UBND tỉnh Hà Tĩnh đã ban hành quyết định thành lập Trường THPT Hương Sơn.Sự kiện quan trọng này không chỉ mang đến niềm vui cho thầy trò nhà trường mà còn là niềm tự hào của nhân dân nơi đây.
Năm học đầu tiên 1961- 1962 trường tuyển sinh, qui mô có 3 lớp 8 (tương đương với 3 lớp 10 hiện nay). Hiệu trưởng đầu tiên là thầy giáo Trần Đình Tiêu. Dưới sự lãnh đạo, quan tâm của các cấp, các ngành, sự hậu thuẫn tích cực của nhân dân, sự nỗ lực không ngừng của thầy và trò nhà trường.
Từ năm 1975 đến 1986 trường vẫn đóng ở Lịch Sơn (Sơn Bằng). Nhà trường, phụ huynh, học sinh “chung lưng, đấu cật”, đào đất đóng gạch, xây dựng lại trường lớp. Trường đã dành toàn bộ các dãy nhà cấp 4 làm phòng học, thí nghiệm; văn phòng nhà trường và khu tập thể giáo viên vẫn tranh tre nứa lá.
Từ năm 1988, trường chuyển địa điểm lên thị trấn Phố Châu. Giai đoạn này cơ sở vật chất của nhà trường từng bước được xây dựng theo hướng kiên cố hóa nên gặp nhiều khó khăn.
Nhưng với nỗ lực vượt lên hoàn cảnh, tận tụy với học sinh, tâm huyết với sự nghiệp trồng người; tập thể sư phạm nhà trường vẫn vững vàng vươn lên, xây dựng khối đoàn kết, thống nhất, chăm lo công tác chuyên môn, bồi dưỡng đội ngũ kế cận… Rất nhiều thầy cô giáo đã phấn đấu đạt danh hiệu giáo viên giỏi các cấp, trở thành nòng cốt của ngành giáo dục Hà Tĩnh.
Nhiều học sinh đạt thủ khoa, á khoa các trường đại học danh tiếng của các trường lớn trong nước. Trường ghi dấu ấn với những bảng thành tích chói lọi khi nhiều năm liền đạt hiệu tiên tiến cấp tỉnh, được UBND tỉnh tặng Bằng khen, được nhận cờ thi đua xuất sắc. Đặc biệt năm 2006 trong dịp kỷ niệm 45 năm thành lập trường, THPT Hương Sơn đã vinh dự được Chủ tịch nước tặng Huân chương Lao động hạng Ba.
Năm 2014, một lần nữa trường chuyển địa điểm về thị trấn Phố Châu, huyện Hương Sơn. Với sự tài trợ chính của Ngài tỉ phú người Đức Rodolf Walther, ngôi trường gồm 2 dãy phòng học 4 tầng, 1 dãy nhà hiệu bộ ba tầng khang trang, hiện đại theo hướng: Trường học thân thiện, học sinh tích cực; khuôn viên xanh, sạch, đẹp của ngôi trường mới dần mọc lên tạo nên 1 ngôi trường hiện đại bậc nhất của tỉnh Hà Tĩnh.
Từ năm 2014- 2021 cơ sở vật chất và khuôn viên nhà trường được xây mới thêm đủ đáp ứng các hoạt động dạy học. Trong gần 10 năm qua trường có 7 giáo viên đạt danh hiệu Giáo viên giỏi cấp tỉnh, có hơn 140 lượt cán bộ, giáo viên được công nhận Chiến sỹ thi đua cấp cơ sở, có nhiều SKKN đạt cấp ngành, nhiều cá nhân của trường đã được UBND tỉnh Hà Tĩnh và Sở GD&ĐT Hà Tĩnh tặng Bằng khen, Giấy khen, nhiều học sinh đạt giải cao trong các cuộc thi cấp tỉnh và cấp quốc gia, đạt thủ khoa đầu vào Đại học danh tiếng.
Nhiều học sinh của nhà trường đã trở thành những điển hình tiêu biểu, là tiến sĩ, nhà chính trị, sĩ quan cao cấp trong lực lượng vũ trang, doanh nhân thành đạt, những công dân tiêu biểu đóng góp tích cực cho công cuộc xây dựng và phát triển quê hương, đất nước.
Trường vinh dự đón nhận những phần thưởng quý báu: Nhiều năm liền đạt danh hiệu Tập thể lao động xuất sắc… Đặc biệt trong 2 năm từ 2020- 2021, trường vinh dự được đón nhận anh hiệu: Đơn vị văn hóa, trường đạt Chuẩn quốc gia 2020, Bằng khen của Bộ GD- ĐT 2021, Bằng khen TW Đoàn TNCS Hồ Chí Minh và các danh hiệu danh giá khác… Đó chính là động lực tạo niềm tin vững chắc cho tập thể sư phạm nhà trường.