学校前身是黑山北关完全小学，建于1948年11月。
1958年9月，北关小学开始进行“集中识字”教学改革实验，确定一年级一个班为实验班，县文教局派视导员进行指导，开始以看图识字和以歌带字的方法进行初步实验，接着又按同音归类的方法集中识字，受到明显效果。
1960年4月，中共辽宁省委在黑山召开了教学改革现场会，推广北关学校的教改经验。中宣部副部长张磐石、教育部副部长董纯才到会指导。全国27个省、自治区、直辖市的部分学校都展开了北关学校首创的“集中识字”教改实验，“集中识字”教改经验在全国推广。会后，《辽宁日报》发表题为《黑山北关小学创造成功经验》和省委书记李荒撰写的《积极开展教学改革运动》两篇文章，中宣部部长陆定一在全国人大一次会议上，作了题为《教育必须改革》的发言，其中谈到了黑山北关小学的实验情况，充分肯定了“集中识字”教改经验。同年，贾桂枝老师代表北关小学参加全国文教系统群英会。会后，学校被评为全国教育先进单位。同年4月10日，学校被确定为辽宁省重点实验学校，校名改为“辽宁省黑山北关实验学校”，副省长车向忱题写了校名。
1961年，辽宁省政府决定黑山北关实验学校为省、市、县三级共管的省重点直属学校。
1965年7月，中央政治局候补委员、书记处书记、国务院副总理陆定一在听取了学校教学改革情况汇报时指出：教学改革是关系到几亿儿童的大问题，要搞下去，不要怕失败，不要怕挨骂，搞下去大有前途。
1966年4月，东北局书记宋任穷到黑山视察，在听取汇报后指出：你们的经验很好，要坚持搞下去。
黑山教学改革现场会议后，又采用了“基本字带字”的集中识字方法。到1966年，这一经验得到充实和完善，编写了比较完整的教材。由于“集中识字，大量阅读与提早写作”，学生的阅读和写作能力有很大提高。
“文革”中，教改实验被迫中断。粉碎“四人帮”后，学校不仅迅速恢复了“集中识字”实验项目，而且在其他学科进行了多项实验。主要是在教学方法上进行改革，加强了对学生识字能力的培养与智力开发，注重打好识字基础，提高学生掌握与运用知识的能力、独立识字能力与自学能力。
1978年、1980年，辽宁省和中央教科所先后在北关学校召开“集中识字”现场会。1978年人民出版社出版了《集中识字二十年》一书。
1980年，学校对集中识字二年级学生的读写基础进行了分析研究，探索语文学科的科学训练体系，经过三年的探索和实践，找出了“大量阅读，序列训练，单元分组，读写结合”的阅读教学新路子。同年，辽宁省又一次批准学校为省重点实验学校。
在小学语文阅读教学改革的同时，学校与中国科学院心理研究所合作，开始进行“现代小学数学”教改实验。
1983年，在联合国教科文组织召开的国际语言会议上，我国代表宣读了关于“集中识字”教学的论文，引起了日本、德国、美国等国专家的关注。
1983年以后，学校开始从单科单项教改实验向多科多项改革、整体改革过渡，学校改革步入了一个新阶段。
1987年，在迎接40年校庆之际，中顾委副主任陆定一写来贺词：“庆祝黑山速成识字法的成功。对小学教育有启迪作用。谢谢老师和同学们的努力。”
1990年，辽宁省政府在黑山召开了“纪念集中识字三十周年大会”，总结推广“集中识字，大量阅读，分步习作”语文教学改革经验。同年10月，辽宁人民出版社出版了该校《小学语文新体系》一书，陆定一同志为该书作序并题写书名。陆定一在序中说：“我已经84岁了。能够亲自看到这件事，实在有点出乎意料。因而有说不出的高兴。谨向黑山北关小学的同志们敬致谢意。谢谢你们，谢谢你们，祝你们做出更好的成绩。”并亲笔题写了校名“辽宁省黑山北关实验学校”。同年9月，国家教委副主任柳斌来校视察工作，并题词：“创造一流业绩。”
进入新世纪，特别是2002年以来，新一届领导班子审时度势，与时俱进，求真务实，开拓创新，鲜明地确立了“树立名校风范，打造名校品牌，再铸名校辉煌”的发展理念，“建设一流环境，实施一流管理，培养一流人才”的发展目标，大胆地提出了一系列新的治校方略，出台了一系列新的管理制度、措施和办法，全方位、大幅度地对学校各方面工作进行改革，成果斐然。
学校管理实现了规范化、科学化，学校进入了跨越式大发展的快车道。连续多次被省、市、县各级政府或教育主管部门授予文明学校、先进学校、模范学校等荣誉。在2006—2007、2008—2009年度文明创建工作中，在文明单位指标大幅削减的情况下，该校仍被省委、省政府命名为省级“文明学校”，全县独此一所学校获此殊荣。
队伍建设实现新突破。一支思想境界高、专业造诣深、教学水平高、科研能力强的“专家型”、“学者型”教师队伍已然形成，为学校的发展提供了强有力的人才支撑。
德育工作实效性强，特色突出。以“倾注人文关怀，关注生命成长”为理念，创新机制，激活载体，整体构建了学校德育工作的新格局。2005年，在锦州市学校德育工作经验交流会上，该校《创新机制，激活载体，整体构建学校德育工作新格局》的德育工作经验向全市推广。
教学工作以提高育人质量，提升学校核心竞争力为目的，以课堂为中心，以强化教学管理为手段，以校本培训和教研为载体，强立校之根，固发展之本。在培养学生方面突出五个重点，即抓养成教育以培养其良好的学习品质为重点；抓课堂，以教会学生学习为重点；抓学风培养，以激发学生强烈的求知欲望为重点；抓思想教育，以引导学生树立崇高理想，争做合格人才为重点；抓质量，以培育优生群体为重点。要求教师树立“四种观念”、“五种能力”。“四种观念”即科研兴校，质量立校的改革观；面向全体，全面育人的教学观；全面关心学生成长进步，充分发展学生个性的质量观；通过努力，人人可以成材的人才观。“五种能力”即具备品行高尚，率先垂范的影响力；提高学生综合素质的教学能力；文理贯通的教研能力；操作现代化教学媒体的动手能力；锐意改革的创新能力。在课堂教学中，通过加强学法指导，创新学习方式，倡导学生的自主、合作、探究学习，使课堂实现了由知识本位向发展本位的转变，促进学生生动、活泼、主动地发展。特别是我们注重培养和训练让每个学生都能写一手好字，都能善于表达，都能写一手好文章，促进其综合素质的提高，为学生的终生学习打下坚实的基础。
教改实验和教育科研工作一直是我县乃至地区的排头兵。该校正确处理继承与发展的关系，用新课程理念指导传统的“集中识字”教学，“集中识字”教改实验进入新阶段。2002年4月，中央教科所张田若教授、中央民族大学汉语言专家赵明德教授陪同法国友人安雄博士来该校考察，对该校的“集中识字、大量阅读、分步习作”小学语文教学新体系教改经验予以充分肯定和高度评价。2005年4月，该校青年教师王颖代表该校参加了在山东淄博举办的“全国小学语文教学‘三课题’实验研究成果交流会暨张田若小学语文教学思想研讨会”，她做的集中识字课，受到了与会专家和广大教育同仁的一致好评。2008年秋，新编小学语文校本教材进入小学一、二年级课堂。
“十五”、“十一五”期间，承担着包括有全国30所名校参加的《面向未来的基础学校研究》在内的国家级、省级重点实验项目10个，学校被中央教科所列为重点课题基地校，多次获得国家、省部级科研成果奖。2006年，该校校长赵文清同志受中央教科所的邀请参加在北京举行的“第二届国际识字教育研讨会”。
2007年，校长赵文清同志应邀参加在北京人民大会堂召开的“全国优秀班主任、优秀校长颁奖大会”和在江苏南京召开的“全国省际集中识字研讨会”，把该校的教改经验再一次推向全国。
办学条件实现历史性飞跃。2002年—2007年，学校自筹资金400万元先后修建校园内柏油甬路630米，铺设彩砖甬路180米，更换中学楼梯踏板，改造中小学微机室，更换学生课桌椅2000套和微机凳140套，完成中小学教学楼、实验楼及校园内外墙壁装饰、美化，更换中小学楼全部窗户为塑钢窗，完成中学楼上下水工程，修建学生厕所2座，改造校园内取暖实施，改建校门及门卫房，新建花坛、草坪2000平方米等，办学条件得到大幅改善，优化了校园环境，使学校旧貌换新颜。2008—2009年，由县政府投资1500万元，对该校进行彻底改扩建，全部工程包括主体工程——主教学楼7351平方米，附属工程——学前班平房教室364平方米，学生食堂850平方米，变电室80平方米，消防水池一个（100立方米），校门（含门卫房50平方米）一座，围墙400米，彩砖操场及甬路10000平方米，水冲厕所一座（360平方米），大理石机刨石台阶及平台1700平方米，连接中学部操场外跨天桥两座。配套设施——装备学生升降式课桌椅1800套，添置教师办公桌椅、会议桌椅170套，装备高标准化学实验室、语音室、科学实验室、多媒体电教室、舞蹈室等专用教室和功能室。办学条件达全市乃至辽西地区同类学校一流水平，是该校建设和发展史上一个重要的里程碑。
办学规模不断扩大。2004年，因铁路学校划归地方管理，接纳原锦铁分局大虎山铁路中学、小学教师30名。2008年，因我县教育资源整合，原黑山第二初级中学整体并入该校。
