1948年 中国共产党领导下的第一所企办中学——东北铁路学院附属中学成立，为我校前身。
1949年 春，学校更名为哈尔滨铁路中学校，迁至哈尔滨市道里区透笼街1号，独立办学。
秋，办学规模扩大，迁至哈尔滨铁路职工学校院内（哈尔滨市南岗区东大直街19-6号）。
1953年 郭沫若应邀为学校题写校匾。
学校全面学习苏式教学管理模式和教学方法：教学评价实行“五分制”；教师实行上下课交接手册和家访制；学生宿舍实行半军事化管理，全校统一着“列宁服”，佩戴校徽。
1955年 第一期高中毕业班毕业生127人，其中124人升入大学，升学率98%，3名学生留学苏联。
1964年 学校迁至现址——哈尔滨市南岗区海城街1号。
新建一栋四层教学楼，初中部迁至新址，形成初、高中两地教学，同时成为全国首批试行《全日制中学暂行条例》的学校。
1966年 老三届学生报名上山下乡，接受贫下中农再教育。
1970年 学校更名为“哈尔滨铁路第一中学校”。
1978年 1978年工宣队撤离，革委会撤销。
学校被确定为首批黑龙江省重点高级中学。
此后整章建制，学校逐渐开始实行校长责任制，构建“三全”管理机制，逐步形成“管理严格，教学严谨，校纪严明”的“三严”特色。
1982年 实验楼竣工使用。
1985年 朝鲜青年代表团来学校友好访问。
1986年 朝鲜咸镜北道党政代表团来学校友好访问。
1988年 朱梅亭出任校长。此后，学校逐渐提出了“全、稳、实、严”的办学理念，和“爱国、自强、求真、创新”的校训。
1991年 本年开始非铁路职工子女可在省重点一栏兼报我校。
1997年 学校新建综合楼、体育馆，修建塑胶跑道。
2000年 创办分校——哈尔滨市海城中学。
2001年 于学书继任校长。校领导班子提出了“崇尚人本，追求卓越，实现发展最大化” 的办学理念。
2003年 通过了省示范性高中的复评审，被黑龙江省教育厅认定为省级示范性高中，省文明单位标兵。
2004年 9月17日，正式归属省教育厅，成为黑龙江省教育厅唯一直属中学。
2005年 4月27日，学校正式更名为“黑龙江省实验中学”，启功为学校题写校名。
学校引入AFS国际文化交流项目。
2006年 学校自筹资金承办了第一个省级“宏志班”。
2007年 黑龙江省普通高中课程改革现场会在我校召开。
2008年 学校被评为全国精神文明建设先进单位。
举行建校60周年的系列庆祝活动。
校友温笑寒出资设立“衡博校友基金”。
2009年 成立黑龙江省教育学会黑龙江省实验中学分会，并召开第一届学术年会。
2011年 学校被评为全国文明单位。
2013年 创办ELL国际班，与国际学校共建“孔子课堂”。
2015年 11月，二校区（哈尔滨市南岗区繁荣街16号）竣工，全面投入使用。
2018年 1月15日，孙景峰同志担任黑龙江省实验中学校长，符丽萍同志任党委书记。
学校提出了“谋师生终身之发展，育家国未来之栋梁”的新的办学理念，首次明确了“培养具有生命活力、研究潜力、创新能力和报国实力的未来栋梁”的育人目标。
学校国际部首次引进纯正的国际课程——加拿大OSSD课程，正式开办中加国际班。