在清末“新政”时期，徐州地方政府于光绪二十九年（1903）将云龙书院改办为新学——徐州中学堂，1906年又创办了徐州师范学堂，这两所官立的新式中等学校就是徐州一中的前身。1912年，始名为江苏省立第十中学。1928年更名为江苏省立徐州中学，解放后至1953年初名为山东省徐州市第一中学，1953年使用现名，至今已有百年左右的办学历史。1998年起停止招收初中学生，逐步过渡到独立的高级中学，同时创办了主要培养初中学生的撷秀中学。现在徐州一中校址为徐州市夹河前街26号，另在徐州市九里区汉城路设有分校。目前全校共有66个高中班，54个初中班，在校师生计7000余人。
1963年，学校被江苏省教育厅确定为首批16所重点中学之一；1998年3月底学校通过国家级示范高中评估验收，成为全省首批全市第一所国家级示范高中；2000年被教育部授予“全国德育先进学校”称号；2003年、2005年，两次被中央精神文明建设指导委员会表彰为“全国精神文明建设工作先进单位”；连续五次被江苏省政府命名为“省级文明单位”，两次被评为“江苏省模范学校”，两次被授予“江苏省德育工作先进学校”称号；经省教委推荐，徐州一中以优良的校风、优秀的质量、优美的环境和悠久的历史入选《江苏名校》、《中国名校》；2004年被江苏省教育厅评为“四星级高中”。
经过几代人的努力，已形成了“勤奋学习、尊师守纪、团结互助、艰苦朴素”的校风，“严谨创新、诲人不倦”的教风和“奋发进取、学而不厌”的学风，形成了“德育系列化，重实效；教学规范化，重质量；校园园林化，重熏陶”的鲜明办学特色和优良的学校传统。从徐州一中走出的学生，向以“素质好、功底厚、会学习、有能力”而备受高校欢迎和社会赞赏。
徐州一中在近九十年办学过程中，延揽了像陆承勉、王汉英、孙菊斋、张世功、房澍民、孟春申、罗富洲、张太富、苏意如、王兴华等一批名师，培养了数以万计的优秀人才。凭借着中学时代奠定的良好基础和发展潜力，徐州一中优秀的毕业生们在走向社会之后，大都逐步成长为栋梁之才，为国家独立、民族解放、社会进步和经济文化发展做出卓越的贡献。他们之中有：
——以红十四军军长兼政委李超时、湖西抗日根据地的主要领导人王文彬为代表的50多位著名革命烈士；
——郭子化、徐彬如、张光中、靖任秋、郝中士、万众一、王光中、彭敏、曹荣桂等20多位省部级领导干部；总后勤部副政治委员董宜胜中将以及邓守业、卜庆君、张立勋、权启礼等解放军高级将领；著名民主人士李明扬、张云川、陈子坚等；
——中国科学院院士穆恩之、张涵信，国家自然科学一等奖者侯先光，首创中国心内直视手术的胸心外科专家苏鸿熙，在数值线性代数领域取得重要成果的数学家孙继广，“风云一号”气象卫星总设计师范天锡，歼七系列飞机总设计师陆英育，“神舟六号”航天员系统主任设计师陈欣，微软亚洲工程院工程总监幺宝刚，英特尔公司开源技术总监冯晓焰、深圳建筑设计研究总院院长孟建民等；
——北京大学法律系主任陈守一，中国社会科学院荣誉学部委员韩延龙，中央文史馆馆员尚爱松，中国社会科学院敦煌文学研究专家张锡厚，台湾政治大学商学院院长鲁传鼎，北京大学中国经济研究中心研究员赵耀辉，清华大学媒介经营与管理研究中心主任崔保国，中国矿业大学副校长、管理学研究专家宋学锋等；
——美术大师王子云、肖龙士、王肇民、朱丹、朱德群、马世晓、李继友，作家程树榛、郭枫（台湾）、李国涛、郭建英，京剧名家苏少卿、徐慕云，作曲家赵启海、郭锳、王士坤，音乐评论家李皖，电影导演徐韬等；
——曾担任大学党政主要领导的李培楠、孙陶林、许西连、徐群、张广志，各大学著名教授张绪祎、朱守华、陆怀先、赵瑶兴、张咸恭、丁往道、陈全德、王恩真、程晓霞、杨明韶、及燕丽、边霞、陈安国等；
——著名企业家江苏天地集团和东方投资集团董事局主席杨休、苏宁集团副总裁孟祥胜、中国空间研究院总经济师王渊、徐州卷烟厂厂长张铭业、房地产品牌策划与营销专家朱曙东等。
徐州一中十分重视教师队伍建设，学校目前有专任教师201人，本科学历教师193名，占97%，其中有省、市名师5人，全国学科优秀教师、国家级、省级劳模、先进个人近20人，获全国、省级优质课评比一等奖10多人，获市级评优课比赛和青年教师教学基本功比赛一等奖30余人，获市级学科带头人、学科优秀教师、骨干教师、教学能手等称号的教师20多人，20多位教师参加了“跨世纪园丁工程”的国家级骨干教师、省级骨干教师培训，近10名教师获得了硕士学位和学历，20多位教师获得研究生课程班结业证书。近三年来，学校有计划的向国外派出学习的教师人数已达40人之多。
多年来，徐州一中高考二类本科以上上线率达到80％，其中70％的学生考入清华、北大、复旦、南大、中国科技大等名牌高校。每年获国家、省一等奖、获保送、加分资格20人之多，获全国、省一二等奖200多人，名列全省前列。2001年，考入清华、北大12人，全省第二，600分以上99人，名列全省前茅；2002年，考入清华、北大18人，全省第一，600分以上153人，名列全省第三，本科上线近700人；2003年，考入清华、北大、南大40人，另有13人保送、提前录取到清华、北大、南大等名校，600分以上35人，名列全省第九，本科上线850人；2004年，考入清华、北大7人，本科上线700多人。2005年，已有12名学生被保送和提前录取到清华、北大南大等名校，20名学生获全国奥赛一等奖、具保送和高考加分资格。
近年来，徐州一中对外交流不断扩大，不仅有数以千计、来自国内二十多个省市的各级教育主管部门和学校前来参观，还吸引了几十个国家的数百位文教专家、友人到校访问。徐州一中先后与法国西蒙娜·威尔中学、圣路易中学，日本半田市乙川中学，俄罗斯梁赞市第二中学、澳大利亚大丹德农市史宾威中学、新西兰望格努伊中学等结为友好学校，并与加拿大、美国、新西兰、新加坡达等国的相关城市或机构开展了合作办学与师生交流活动。徐州一中已成为展示徐州市教育现代化的一个靓丽窗口。
今天，徐州一中秉承“让学生、教师、学校和谐可持续发展”的办学理念，不断巩固“以教学为中心，以质量为根本，以发展论英雄”的管理思想，坚持“以人为本”，科学态度和人文精神并重，进一步弘扬“习惯铸就性格，细节决定成败，质量就是品位”和“勤奋增值人生，刻苦成就事业，求知改变命运”的学校文化。按市委、市政府的要求，学校正全力以赴争创江苏省首批“五星级高中”。
正如国家级示范高中验收结论所述：“徐州一中是一所历史悠久、声名远扬、锐意改革、善育英才，既有优良的办学传统和丰厚的人文底蕴，又充满着生机活力和现代化气息的著名中学。
历任校长
刘仁航 张援 严立扬 焦福星 丁志刚 孔祥澍 高祯云 刘相 孙铁峰 王志勇 （不分时间先后）
优秀校友
著名革命烈士
王文彬李超时 省部级领导
郭子化 徐彬如 张光中 郝中士 万众一 王光中 彭敏 曹荣桂解放军高级将领
董宜胜 邓守业 卜庆君 张立勋 权启礼 著名民主人士
李明扬 张云川 陈子坚中国科学院院士
穆恩之 张涵信 美术大师
王子云 肖龙士 王肇民 朱丹 作家
程树榛 李国涛 郭建英 郭枫（台湾） 著名学者
侯先光（国家自然科学一等奖者） 苏鸿熙（胸心外科专家） 孙继广（数学家） 陈欣（神舟六号”航天员系统主任设计师） 孟建民深（圳建筑设计研究总院院长） 陈守一（北京大学法律系主任） 韩延龙（中国社会科学院荣誉学部委员） 张锡厚（中国社会科学院敦煌文学研究专家） 鲁传鼎（台湾政治大学商学院院长） 赵耀辉（北京大学中国经济研究中心研究员） 崔保国（清华大学媒介经营与管理研究中心主任） 宋学锋（中国矿业大学副校长、管理学研究专家） 著名企业家
幺宝刚（微软亚洲工程院工程总监） 冯晓焰（英特尔公司开源技术总监） 孟祥胜（苏宁集团副总裁） 张铭业（徐州卷烟厂厂长）
