В 1871 было начато, а в 1873 году было закончено строительство здания школы. 2 сентября 1873 года состоялся крестный ход и молебен по случаю открытия школы.

В 1907 году здание школы было расширено вдвое за счет пристройки.

В 1909 году училище стало городским четырехклассным.

В 1924 году Ижевская школа второй ступени была преобразована в Школу крестьянской молодежи.

В 1930 году школа стала называться Школой колхозной молодежи.

В 1935 году школа стала неполной средней.

В 1937 году школа получила статус средней.

В 1982 году школа получила новое здание.

В 1982 году, в связи со 125-летним юбилеем К.Э. Циолковского, школе было присвоено имя великого земляка.

В 2007 году школа стала победителем конкурсного отбора образовательных учреждений, активно реализующих инновационные образовательные программы, на осуществление государственной поддержки из федерального бюджета в рамках национального проекта "Образование".

В 2011 году к Ижевской средней общеобразовательной школе имени К.Э. Циолковского была присоединена Ижевская основная общеобразовательная школа.