1951年，衡水县成立第一所初级中学“衡水县中学校”。

1952年，校名改为“衡水县初级中学”，并规划石家庄专署领导。1956年，校名改为“河北衡水中学”，增设高中部，成为完全高中。1962年，河北省教育厅确定学校为全省十所重点中学之一。1963年，河北省教育厅确定学校为全省首批“小宝塔”重点中学。1968年，河北衡水中学归属衡水县人民政府领导。1971年，校名改为“衡水县五七技校”。1976年，校名改为“衡水县五七大学”，学制3--6个月。1978年，校名改为“河北省衡水中学”，并被省教育厅确定为河北省首批办好的重点中学。1992年，撤销初中部，学校改为三年制高级中学。1994年1月，经省教委检查评比，该校被评为“卫生保健合格学校”。1996年，学校上划地级衡水市，由市教委直管。同年8月，学校确定校训。1997年，学校被正式批准为正处级单位。1998年，被河北省教育厅确定为河北省首批示范性高中。1999年4月23日，学校被确定为“全国教育科学‘九五’规划教育部重点课题——诱思探究教学深化探索重点实验研究基地。”2009年9月17日，学校被确定为“全国百所普通高级中学特色项目学校”，并独立承担了国家级重点课题《普通高级中学精神特区建设与师生共同发展的研究》。”由国内9所高中发起的新时代中国卓越高中发展共同体在浙江成立，衡水中学位列其中。[12]2023年，统信软件与衡水中学签署战略合作协议。[13]