1917年3月,北京女子师范学校设立附属女子中学。
1917年9月5日,学校定名为北京女子师范学校附属中学,并正式开学。
1924年7月,北京女子师范学校更名为北京女子师范大学,学校亦同时更名为北京女子师范大学附属中学。
1931年7月1日,北京女子师范大学与北京师范大学合并,学校成为北京师范大学附属女子中学。
1949年5月9日,华北育才中学女生部并入。
1952年8月,私立文华女中、华北中学先后并入,并且学校迁到二龙路甲14号。
1955年9月,学校由中央教育部直接管理,并改名为北京实验中学,校名由郭沫若题写。
1964年8月,学校由北京师范大学收回,恢复“北京师范大学附属女子中学”校名。
1968年,学校结束50年女校历史,开始兼收男生。
1972年,学校更名为北京150中学。
1978年10月,学校重新归属北京师范大学,定校名为北京师范大学附属实验中学。
1993年,试办高中三年制全国招生的理科实验班。
1997年3月,在以实验中学为中心的基础上,建成“北京中加学校”、“北潞园分校”。
1998年6月,原三十七中学改为北京师范大学附属实验中学分校(即实验中学初中部)。
2003年,理科实验班停办。
2003年秋季,开始招收“香港英才班”学生。
2004年,设立微软实验室。