湖南省立第一师范学校的前身是南宋理学家张栻创办的城南书院，1903年始立湖南师范馆，享有“千年学府，百年师范”的美誉。1911年校址迁建长沙书院坪“城南书院”旧址后，改称“湖南省立第一师范学校”。
1913年春至1918年夏，毛泽东在该校第八班学习。与此同时，何叔衡、蔡和森、李维汉、徐特立、夏曦、萧三、任弼时、廖沫沙、周谷城等均曾在学校学习或工作过。
湖南省立第一师范校舍系仿日本青山师范(今东京学艺大学)建筑风格。砖木结构，坐东朝西。由师范部和附属小学部两大建筑群组成，平房与二层楼房有机结合，栋栋之间或有走廊，或由亭楼连接，形成四合院落。1938年毁于长沙大火。1966年至1968年复建。占地面积约6万平方米，建筑面积3.7万平方米。有第八班教室、工人夜校、附小主事室、阅报室、君子亭等10处纪念点复原陈列，对外开放。1983年还专辟有毛泽东青年时期革命活动陈列馆和校史陈列室，展出有毛泽东当年写的《讲堂录》笔记、《夜学日志》等文物照片，以及1950年12月毛泽东为学校题名“第一师范”和“要做人民的先生，先做人民的学生”的题词。
湖南省立第一师范学校旧址建筑共36栋，包括主体连廊建筑、一师一附小和工人夜学等三大部分。主体连廊建筑位于校园中部，由毛泽东求学时的教学楼、自习楼、阅览楼、礼堂、寝室组成，建筑大小不一，高低错落有序，平房、楼房相间搭配，极为雅观。平面布局或呈“回”字，或呈“凹”字，或呈“凸”字和“H”形，科学地考虑到了采光、通风的效果，外观庄重典雅，建筑与建筑之间，长廊迂回，互为贯通；廊柱硕大，成双顶拱，拱距卷顶跨度适中，稳定大方；青麻石屋基高出地面，起到良好的防雨、防潮作用；阶沿、柱、廊檐、屋脊棱角分明，衬托墙体、门窗檐框，青白相间，素洁雅致。
主体建筑左侧为一师附小，右侧为工人夜校，南北两条东西走向的大道将整个旧址一分为三，建筑风格与主体建筑协调一致。
旧址建筑风格以西式为主，又不乏我国传统建筑手法，如院内的天井、门庭、屋顶或作四角，或作六角攒尖，饰以宝顶，无不显现出中西文化的结合与渗透。
中国近代史上人物曾国藩、黄兴等曾藏修于此；老一辈无产阶级革命家毛泽东、蔡和森、何叔衡、任弼时、李维汉、萧三等曾在此学习；徐特立、杨昌济、黎锦熙、王季范、李达、周谷城等曾在此任教(湖南一师师生中载入《辞海》者48人，中共一大代表3人)。尤其是一代伟人毛泽东曾在此学习、工作达八个春秋，在这里，毛泽东立下了“改造中国与世界”的宏伟志向，完成了从学生、教员到职业革命家，从激进民主主义者到马克思主义者的转变；在这里，毛泽东从事了建党建团工作，并从这里走向党的一大。1920年冬，毛泽东与杨开慧在一师一附小结成革命伴侣。校内现存毛泽东青年时期革命活动纪念地14处，包括学校大礼堂、第八班教室、第八班寝室、水井、自习室、阅报室、君子亭、工人夜学、附主事室、毛泽东任教二十二班教室等。且各纪念地都保存完好，陈列各具特色，弥足珍贵。
湖南省立第一师范学校旧址于2006年5月被国务院公布为全国重点文物保护单位，1995年1月被中共湖南省委宣传部公布为湖南省爱国主义教育基地，2007年7月，被中共中央宣传部公布为全国爱国主义教育示范基地。2016年12月，被列入《全国红色旅游经典景区名录》。2018年11月，入选第三批中国20世纪建筑遗产。2018年10月，被评为全国中小学生研学实践教育基地。
