湖南一师的前身城南书院为南宋绍兴三十一年(1161年)张浚、张栻父子所建。乾道元年(1165年)，张栻开始在这里授徒传业。整个书院旧址宽阔，屋宇引所、基地园土26处。书院有监院、讲堂、书房等六斋。另设纳湖、月榭、卷云亭、所雨舫、采菱舟、养蒙轩、丽泽堂、禁蛙池等10处景点。当年朱熹来城南书院讲学，与张栻各有唱和诗10首。纳湖位处后山妙高峰，月榭在纳湖旁，张栻《月榭》诗有“危栏明倒影，面面涌金波”句。听雨舫采菱舟在纳湖中间。丽泽堂亦在纳湖旁，朱熹《丽泽堂》诗有“堂前湖水深”句。禁蛙池在今艺术楼所在地，相传张栻夜读时，蛙鸣心烦，投砚入池，蛙声便止，故称之为“禁蛙池”。劳崇光在《城南书院赋》中有这样的描绘：“物态凝眸而盎盎，千古灵区；弦歌入听仅雍雍，一方雅化。”
城南书院采用个别钻研、相互问答、集众讲解相结合的教学方法，以研习儒家经籍为主，间或议论时政，对湖南学术思想的发展有重要的影响，使之成为“昔贤过化之地，兰芷升庭，杞梓入室，则又湘中子弟争来讲学之区也”。
张栻逝世(1180年)后一百来年，随着南宋的崩溃，曾经盛极一时的城南书院，在元代成了僧寺。到了明朝，又经历了几度兴废。正德二年(1507年)，参议吴世忠，学道陈凤梧协谋进行了修复。后并入吉王府。嘉靖四十二年(1563年)，推官翟台“作堂三楹”，再次进行了修复。万历六年(1578年)复废。城南书院在明朝虽经两次修缮，但规模缩小了。至清康熙年间，屡次修复，但艰于集资，未能实施。乾隆十年(1745年)巡抚杨锡绂迁于城南天心阁下旧部司衙门旧址。嘉庆二十五年(1820年)，巡抚左杏庄以该地喧闹，不利研读，奏获“谕旨”，在妙高峰故地按照城南书院原貌大规模复建，道光二年(1822年)冬落成。同时，为纪念张栻，在妙高峰上增建了“南轩夫子祠”(今一师图书馆所在地)，祠前建“文星阁”。对此，道光皇帝给予了“嘉奖”，亲书“丽泽风光”四字匾额榜于讲堂。后巡抚嵩莲航制订了学院章程。寂然五百多年的城南书院又成了湖南的最大书院之一。《城南书院志》中有这样的记载：“城南之肇自有宋，与岳麓先 相等，其隔江对峙，各藉先贤之声以俱永，亦遥遥相望。”
继南宋著名理学家张栻、朱熹之后，湘中一些知名之士如陈本钦、孙鼎臣、何绍基、王先谦、郭嵩焘等，都先后在这里任过主讲。湘中大儒李元度、左宗棠、民主革命家黄兴、陈天华、著名教育家杨昌济、谭云山、杨毓麟以及知名之士邓辅纶、樊锥、杨端六、皮宗石、文斐亦藏修于此。
