Trường THPT chuyên Hạ Long được thành lập trên cơ sở của các lớp năng khiếu Toán, Văn đặt ở một số trường cấp 3 của tỉnh Quảng Ninh trong thời gian trước đó.

Năm học 1965-1966 lớp Toán đặc biệt đầu tiên đặt tại cấp 3 Đông Triều do thầy Trần Mạnh Hùng dạy Toán và làm chủ nhiệm lớp. Chiến tranh ác liệt, đất nước khó khăn, việc tuyển các lớp Toán đặc biệt phải tạm dừng. Đến năm học 1971-1972 các lớp Toán đặc biệt được tái tuyển và đặt ở trường cấp 3 Hòn Gai (nay là Trường THPT Hòn Gai). Từ đó 13 khóa học chuyên toán liên tiếp, các lớp được sự chăm lo dạy dỗ tận tình của các thầy giáo dạy Toán tâm huyết, tài năng sư phạm, hết mình vì học sinh hệ chuyên, đó là các thầy Lê Đức Tình, NGƯT Vũ Đình Trúc, Nguyễn Nam Sơn, Cầm Thanh Hải, Lê Khắc Thường, Lê Văn Vĩnh, cô Doãn Tô Giang, Nguyễn Thế Hồng Lực, Lê Thanh Hà…

Cùng với các lớp toán đặc biệt, tại trường cấp 3 Bãi Cháy có 02 khóa học của các lớp chuyên Văn (1985-1988; 1986-1989) được sự dìu dắt, dạy dỗ của các thầy, cô giáo: NGƯT Nguyễn Hữu Tuân, Nguyễn Kim Ngọc, Phạm Thị Viện, Trần Thúy Hạnh, Nguyễn Thị Minh Hương…

Tất cả các thế hệ thày cô giáo và học sinh các lớp chuyên Toán, chuyên Văn đã khẳng định được khả năng của mình, xứng đáng với truyền thống vùng mỏ anh hùng. Nhiều thày cô giáo và học sinh đã thành đạt trên các lĩnh vực kinh tế – văn hóa – xã hội hoặc nghỉ chế độ, nhưng trong tâm khảm của mỗi người đều có một niềm vinh dự, tự hào là giáo viên, học sinh hệ chuyên – nơi ươm mầm các tài năng trẻ.