1955年，广州市人民政府决定在原广州市第十二中学校址继续办学，组建“广州市第二十七中学”，建校初，由教导主任谭汉钧代行校长职权，当年招收初一新生224名。

1957年11月，“广州市第二十一中学”改为“广州师范专科学校附属中学”。

1958年8月，“广州师范专科学校附属中学”易名为“广东师范学院附属中学”。同年开始招收高中学生，成为完全中学。

1962年，在广州市第二十七中学内开办“越秀夜中学”，由共青团越秀区委员会牵头开办。

1964年，广州市第二十七中学增建教学楼（现综合楼），共16个课室，解决了学校教学场地的不足的问题。

1964年8月，“广东师范学院附属中学”复名为“广州市第二十一中学”。

1968年，“越秀夜中学”停办，学生并入广州市第二十七中学。同年，广州市第二十七中学从初级中学改为完全中学。

1985年，广州市教育局与香港春田文化教育机构合作，将广州市第二十七中学高中部改办为外语职业高级中学，自此学校就有两块牌子，分别是“广州市第二十七中学”和“广州市外语职业高级中学”。

1986年，广州市人民政府于广州大学桂花岗校区对面组建“广州市桂花中学”。

1999年，学校尝试多种办学模式，将“广州市外语职业高级中学”改办成广州市第一所综合高中“广州市外语综合高级中学”，实行“普职融通、高三分流”的学制。

2002年5月，经越秀区人民政府批准“广州市桂花中学”改名为“广州大学实验中学”，同年被评为区一级学校。

2008年，“广州市第二十七中学”与“广州市外语综合高级中学”改名为“广州市越秀外国语学校”。

2010年7月，“广州大学实验中学”并入“广州市越秀外国语学校”，并将原广州大学实验中学的校址定为学校的北校区，作为高中部，原于盘福路的校区则为学校的南校区改为初中部。

2014年，广州市越秀外国语学校于广东省内首先实行了“走班制”和“导师制”的教育模式改革，备受教育界关注。

2018年8月1日，广州市越秀区教育局与广东实验中学签订了《越秀区教育局与广东实验中学合作办学协议书》，宣布越秀区与省实合作筹建的“广东实验中学越秀学校”正式成立，并同步组建“广东实验中学越秀教育集团”。在签订该协议之前，广州秀外与二十一中的初高中毕业生报考时使用原校名送生。

2018年9月1日，广东实验中学越秀学校、广东实验中学越秀教育集团揭牌暨2018学年第一学期开学典礼于天胜校区举行。

2018年11月23日，举行广东实验中学越秀学校天胜校区新校门竣工落成暨广东实验中学越秀教育集团和广东实验中学越秀学校揭牌仪式。

2019年8月，原桂花校区2017级并入原天胜校区2017级并重新混合编班，桂花校区移交广州市第七中学。

2020年4月，省实越秀发布招生简章，为配合盘福校区改建工程，2020学年初高中新生均由天胜校区招收且均比2019年同期多招收1个班。

2020年8月，在承接完8月份的国家考试工作之后，盘福校区改造为高三封闭备考基地的工程正式进行围蔽施工，原盘福校区2018级并入原天胜校区2018级并重新编班。

天胜校区拥有足球场、篮球场、排球场、羽毛球场、乒乓球场、游泳池等充足的运动场地；而具有现代化的体育馆设施建筑面积5000平方米，可供学生进行多项体育活动。千兆电脑校园网通至每一个课室和办公室、全校44间教室全部配有多媒体教学平台并安装空调、61座的电子阅览室，以及地理、历史、物理、化学、生物学等多个学科的装备先进的专用室和实验室。学校围绕绿色教育特色，还专门设立了地理矿石展示区、射击场、环境科技教育展览馆、模拟生态园、生物园、校园绿化植物介绍区等。近300平方米的青春心理健康教育基地（心理咨询室、成长乐园活动室、青春健康教育展览馆），近100平方米的禁毒展览馆和开展英语综合活动课程的“英语城”也为学生进行现代人文教育提供重要的场室。新建成的图书科技楼里拥有近10万册图书和35800册电子读物，满足同学们阅读的需要。

天胜校区占地面积49667平方米，绿化面积10012.6平方米，曾被评为国家表彰绿色学校、广东省绿色学校、广州市花园式学校。天胜校区还是全国教育科学“十五”规划重点课题“四合一主体教学模式”实验学校，全国“心理健康教育研究与实验”学校，“青春健康教育”国际合作项目示范点，联合国教科文组织环境人口与可持续发展（EPD）教育项目学校。

盘福校区坐落于越秀山下，正东方为中山纪念堂，南面是道教宝地三元宫。盘福校区历史悠久，最早可追溯到1948年创办的私立广州众贤中学，校区内完整保留了最早创校时简氏后人修建简氏祖祠建筑群，且简氏祖祠于1993年已被广州市政府认定为广州市文物保护单位。

盘福校区占地面积10038平方米，建筑面积12444平方米。在职特级教师2人，高级、中级教师98人，硕士16人，省、市、区骨干教师40余人。盘福校区曾被评为“全国教学创新优秀学校”、“广州市先进单位”、“广州市电化教育先进单位”。2013-2019年连续七年获得广州市越秀区初中毕业班工作一等奖。

盘福校区与广东外语外贸大学、广州大学等高校签署合作协议，由合作高校为该校提供日语、法语、西班牙语等语种的课程、教材及师资的支持，定期组织高校师生与该校师生开展互动交流活动，进一步加强该校与合作高校在招生方面的衔接。从2008年开始，盘福校区陆续开设了日语、法语、德语、西班牙语、韩语等小语种课程，并按照学校发展规划陆续开设葡萄牙语、阿拉伯语等课程。

学校文化秉承广东实验中学的办学理念，并在广东实验中学的文化基础上建立一校一品的校园文化。

学校校训：爱国 团结 求实 创新

办学理念：以人为本 以德树人 以质立校

办学特色：实验性 创新性 示范性

培养目标：高境界做人 高质量学习 高品位生活、品德优良 学业优秀 能力优异 举止优雅

教师文化：爱生乐教、合作钻研

学生文化：勤学向善、团结奋进

管理文化：科学民主、务实高效

校徽整体源于为广东实验中学校徽，在盾牌内，上面有“G”、“D”、“S”、“Y”四个字母，是“广东实验”的汉语拼音首字母。整体来看是一支火炬，火炬下方的Y既像展开的书本，寓意教书育人，培育德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人；Y又似飞翔的雄鹰，象征广东实验中学腾飞。校徽背色为青色，象征师生的生命活力和学校欣欣向荣的景象。

在广东实验中学校徽外用书写了广东实验中学越秀学校的中英文校名红色圆圈包围，源于广州市越秀外国语学校“中国心·世界眼”的蓝色圆圈元素。在字母“G”（或“S”）的上方向左弯曲侧加入的“凤凰之冠”，源于广州市越秀外国语学校校徽的“凤翔九天”元素。在字母“G”的右下方（或字母“D”的左侧）的“小火炬”形象上方加入的烈火，源于广州市第二十一中学校徽的“文明之火”元素。

英文校名：根据广东实验中学各分校一直沿用的英文校名格式而确定为“Guangdong Experimental Yuexiu School”。

学校先后被评为广州市示范性高中、国家表彰绿色学校、全国校园足球特色学校、广东省一级学校、广东省高中教学水平评估优秀等级学校、广东省体育特色学校、广东省义务教育标准化学校、广东省心里健康教育示范校、广东省依法治校示范学校、广东省现代教育技术实验学校、广东省校园足球推广校、广州市教育工作先进单位、广州市青少年科技教育活动先进单位、广州市普通高中特色课程重点立项学校、全国教育科学重点课题实验校。

罗文，香港1960年代末至1990年代初著名的实力派歌手，盘福校区1960届初中毕业生。

苏志佳，曾任中国共产党广州市委员会副书记、中国共产党广州市纪律检查委员会书记，中国人民政治协商会议广州市第十二届委员会主席，盘福校区1968届初中毕业生。

云菲，成吉思汗后人，广东广播电视台《今日关注》新闻主播，盘福校区2001届高中毕业生。

黎佳韵，女子高尔夫球运动员，中国国家女子高尔夫球队队长，2010年广州亚运会女子高尔夫球团体亚军成员，天胜校区2004届初中、2007届高中毕业生。

陈艾森，男子跳水运动员，2016年里约热内卢奥运会男子10米高台单人及双人冠军，天胜校区2010届初中毕业生。

潘愚非，男子攀岩运动员，2018亚洲青年攀岩锦标赛青年组男子攀石赛冠军，天胜校区2018届高中毕业生。