Το Πειραματικό Σχολείο Πανεπιστημίου Αθηνών ιδρύθηκε το 1929 από τον καθηγητή Παιδαγωγικής Νικόλαο Εξαρχόπουλο και είναι το πρώτο πειραματικό σχολείο της χώρας. Στεγάστηκε σε νεόδμητο τότε διδακτήριο επί των οδών Σκουφά 43 και Λυκαβηττού, στο οποίο λειτουργεί μέχρι σήμερα, με την προσθήκη ενός ορόφου το 1956. Στο ίδιο κτήριο λειτούργησε κατά διαστήματα και το Εργαστήριο Πειραματικής Παιδαγωγικής της Φιλοσοφικής Σχολής Πανεπιστημίου Αθηνών.

Η ίδρυση του Σχολείου αποσκοπούσε αφενός στην πρακτική άσκηση των πτυχιούχων των καθηγητικών σχολών – οι οποίοι ήταν παιδαγωγικά ακατάρτιστοι – και των μετεκπαιδευόμενων στο Πανεπιστήμιο δημοδιδασκάλων, και αφετέρου στην προαγωγή της παιδαγωγικής έρευνας, με ψυχολογικές παρατηρήσεις, σωματικές μετρήσεις, διεξαγωγή πειραμάτων και άλλα, υπό την εποπτεία του εκάστοτε καθηγητή Παιδαγωγικής. Το σχολείο σήμερα, υπαγόμενο από το 1982 στην Α΄ Διεύθυνση Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης Αθήνας, διατηρώντας όμως τους πνευματικούς του δεσμούς με το Πανεπιστήμιο, αποτελείται από ένα Δημοτικό, ένα Γυμνάσιο και ένα Λύκειο, τα δύο τελευταία με κοινή διεύθυνση και ενιαίο σύλλογο διδασκόντων.

Από το 2011 έως το 2015 είχε μετονομαστεί σε Πρότυπο Πειραματικό Σχολείο Πανεπιστημίου Αθηνών.

Η ιστορία του Σχολείου είναι στενά συνυφασμένη με την ιστορία της Εκπαίδευσης στη χώρα μας, καθώς σε αυτό εφαρμόστηκαν διδακτικές καινοτομίες, αλλά και με τη γενικότερη ιστορία του τόπου. Στα χρόνια του Ελληνοϊταλικού πολέμου και της Κατοχής το διδακτήριο επιτάχθηκε και το αμφιθέατρο ανατινάχθηκε. Ο εξοπλισμός εν μέρει καταστράφηκε ή διηρπάγη. Τα περιστασιακά μαθήματα μεταφέρθηκαν στην εκκλησία του Αγίου Διονυσίου και σε γειτονικές οικίες. Μαθητές του έχασαν τη ζωή τους εξαιτίας των κακουχιών ενώ ο απόφοιτός του Δημήτρης Λόης εκτελέστηκε για τη συμμετοχή του στο πρώτο μεγάλο αντιστασιακό σαμποτάζ στην Ευρώπη, την ανατίναξη των γραφείων της φιλοναζιστικής Ε.Σ.Π.Ο. στις 20 Σεπτεμβρίου 1942. Ο φιλόλογος Νικόλαος Σκιαδόπουλος δολοφονήθηκε από συνεργάτες των ναζί. Καθηγητής Αγγλικής ήταν ο αντιστασιακός Κομνηνός Πυρομάγλου. Η δασκάλα Αλεξάνδρα Μάνου παρέδιδε ραδιοφωνικά μαθήματα για τα παιδιά τής Αθήνας, καθώς τα σχολεία της πόλης υπολειτουργούσαν. Μέλος τής Σχολικής Εφορείας υπήρξε ο παράτολμος κινηματογραφιστής τής κατεχόμενης Αθήνας Άγγελος Παπαναστασίου. Παρά τις δυσκολίες που ακολούθησαν μετά την Απελευθέρωση, το Σχολείο συνέχισε τη λειτουργία του και απέδωσε στη χώρα Πρωθυπουργούς, πολιτικούς, επιστήμονες και καλλιτέχνες, καθώς και πλήθος κοινωνικά ενεργών πολιτών.

Ως Επόπτες υπηρέτησαν οι καθηγητές της Φιλοσοφικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών Νικόλαος Εξαρχόπουλος (1929-1947), Σπυρίδων Καλλιάφας (1947-1956), Ιωάννης Θεοδωρακόπουλος και Γεώργιος Σακελλαρίου (1956-1958), Κωνσταντίνος Σπετσιέρης (1958-1967), Νικόλαος Μελανίτης (1969-1974), Ιωάννης Μαρκαντώνης (1975-1985 και 1987-1996), Αντώνιος Δανασσής-Αφεντάκης (1985-1987 και 1996-1998), Γεώργιος Κρουσταλλάκης (1998-2001) και Μιχαήλ Κασσωτάκης (2002-2011, οπότε και καταργήθηκε ο θεσμός).

Από τους Διευθυντές του Σχολείου ξεχωρίζουν για τη δράση τους οι τρεις πρώτοι χρονολογικά, Γεώργιος Παλαιολόγος (1929-1930), Αναστάσιος Λεγάκις (1931-1945) και Ιωάννης Βερώνης (1945-1951).