Tháng 8 năm 1966 trường liên cấp 2 + 3 Sa Pa được thành lập. Hiệu trưởng đầu tiên của ngôi trường này là thầy Lê Tuấn, thầy làm Hiệu trưởng từ năm 1966 đến năm 1968. Các thầy cô giáo đầu tiên của trường gồm thầy Phạm Ngọc Khiêm giáo viên Văn, thầy Nguyễn Văn Khính giáo viên Vật lý, thầy giáo Hồ Ngọc Đính, thầy Trần Ngọc Truỳ, Thầy Phùng Hải Đăng, thầy Nguyễn Văn Long, cô Nguyễn Thị Mai.
Năm học 1968 - 1969 trường được tách riêng thành trường cấp III gồm 3 lớp gần 100 học sinh; Hội đồng giáo dục gồm 02 tổ bộ môn: KHTN và KHXH, năm học 1970-1971 trường cấp 3 chính thức có địa điểm, có tên trường.
Giai đoạn 1992 - 1996 do điều kiện phát triển giáo dục của Sa Pa, trường sáp nhập với trường cấp II Sa Pa thành trường liên cấp II + III Sa Pa. Hội đồng sư phạm gồm 26 cán bộ giáo viên. Trong thời gian này thành tích của trường phải kể đến đó là chất lượng mũi nhọn. Trong 3 năm học có 2 học sinh của trường đạt học sinh giỏi cấp quốc gia môn Lịch sử là Nguyễn Thành Nam và Nguyễn Văn Luyện và nhiều học sinh đạt học sinh giỏi cấp tỉnh.
Đến năm học 1997 - 1998 trường tách cấp II thành trường Trường THCS Kim Đồng. Còn khối cấp III được gọi là trường THPT Sa Pa với 6 lớp: 2 lớp 10, 2 lớp 11, 2 lớp 12. Tổng số 170 học sinh.
Đến năm học 2001 - 2002 nhà trường được sở GD & ĐT Lào Cai đầu tư kinh phí xây dựng trường mới gồm hai dãy nhà cao tầng với 13 phòng học khang trang.
Năm học 2004 - 2005, để đáp ứng nhu cầu học tập của con em các dân tộc Sa Pa, nhất là học sinh thuộc các xã khu vực hạ huyện, trường thành lập thêm một phân hiệu, phân hiệu Hoàng Liên đóng tại thôn Bản Dền xã Bản Hồ huyện Sa Pa cách trung tâm thị trấn 18 km với 2 lớp gồm 105 học sinh.
Từ năm học 2005 - 2006 do yêu cầu phát triển giáo dục của địa phương, UBND huyện Sa Pa, UBND tỉnh Lào Cai, Sở GD & ĐT Lào Cai quyết định nâng phân hiệu Hoàng Liên của nhà trường thành một đơn vị trường độc lập - Trường THPT số 2 Sa Pa.Như vậy, nhà trường chính thức chia thành hai trường. Cũng từ đó trường mang tên Trường THPT số 1 huyện Sa Pa, tên trường cũng đã khẳng định: Giáo dục Sa Pa ngày càng lớn mạnh, sứ mệnh của nhà trường ngày càng vinh dự và vô cùng lớn lao.
Đến tháng 10 năm 2013 trường thay đổi địa điểm chuyển lên tổ 9c, đường Phạm Ngọc Thạch, thị trấn Sa Pa. Quy mô nhà trường tiếp tục phát triển lên 18 lớp với 661 học sinh và 45 cán bộ giáo viên, nhân viên; 24 đảng viên; 5 tổ chuyên môn; 01 tổ văn phòng; 01 tổ chức Công đoàn và 01 tổ chức Đoàn thanh niên bao gồm 19 chi đoàn.
Từ tháng 4 năm 2017 trường chuyển về địa điểm mới thuộc tổ 3, phường Phan Si Păng với cơ sở vật chất phòng học, các phòng chức năng, nhà bán trú và công vụ giáo viên được đầu tư xây dựng khang trang, hiện đại đáp ứng yêu cầu phát triển giáo dục của nhà trường.
Năm 2020, huyện Sa Pa phát triển trở thành thị xã Sa Pa và trường đổi tên thành trường THPT số 1 thị xã Sa Pa. Năm học 2021 - 2022 quy mô nhà trường phát triển lên 22 lớp và gần 900 học sinh; đội ngũ cán bộ giáo viên, nhân viên gồm 51 người. Nhà trường tiếp tục phát triển về mọi mặt từng bước khẳng định sứ mệnh của mình trong sự nghiệp phát triển giáo dục của thị xã Sa Pa và của tỉnh Lào Cai.