1948年，建立哈尔滨铁路第一中学。
2004年，改制被省教育厅接收。
2005年4月，正式更名为黑龙江省实验中学。
各科实验室、电教室、微机室、技术室、语音室、图书馆、电子阅览室、音乐美术教室、陶艺雕塑室、千兆校园网等都达到国家级示范高中标准。体育馆、操场、塑胶运动场可供学生开展丰富多彩的体育活动。学生食堂能容纳千人同时就餐，饮水为纯净水。
在全校180名专职教师中，有特级教师5名，高级教师80多名，东北师大、哈师大硕士生导师2名，省市兼职教研员16名，市级学科带头人8名，省市骨干教师80多名，15名英语教师参加了省级骨干教师加拿大培训，已经获得和正在攻读硕士学位的教师有135名。
数、理、化、信息技术教研组是省级优秀教研组。在国家、省、市各级专业教学比赛中所获奖项在全省名列前茅，仅最近几年获奖的就有100人次。为了适应新课程实验的需要学校将选派优秀教师到新高一任教。教师们的敬业精神和教育教学水平堪称全市一流。
白质纯：特级教师，省骨干教师，省优秀教师，市数学兼职教研 曹红霞：省市信息技术兼职教研员，省科研先进工作者 迟东丰：市历史教研员
方世斌：国家级田径裁判员 符丽萍：省市化学兼职教研员，省三八红旗手标兵 官志海：省级骨干教师 哈淑娟：铁道部优秀教师 韩鹏宇：中国美术研究会会员，省美术家协会会员，省高中美育研究会秘书长
学校是国家级现代教育技术实验学校，AFS国际文化交流项目学校（由省教育厅批准，借助AFS国际文化交流项目与美国、德国、英国、意大利、芬兰、比利时、泰国、丹麦等30多个国家互派留学生），全国群众性体育活动先进学校，全国中小学机器人教学实验学校，东三省优秀艺术教育基地，省教育系统先进集体，省作协文学新苗联系点校，哈工大、哈工程大学优秀生源基地，中国人民武装警察部队国防生生源基地，中国科技大学、浙大、哈工大等几十所院校自主招生的生源基地，北外、北二外等多所重点大学小语种生源基地，清华大学美术学院生源基地校。
截至2005年9月，该校先后获得黑龙江省重点中学、黑龙江省示范性普通高中、黑龙江省教育委员会先进学校、黑龙江省现代教育技术实验学校、黑龙江省文明单位标兵、黑龙江省教育科学研究先进单位、全国群众体育先进单位、哈尔滨市教育系统先进集体标兵、黑龙江省中小学心理健康教育省级教研基地、哈尔滨市培养优秀体育后备人才基点学校、东北三省美育研究实验基地、培养文学新苗联系点校等多项荣誉称号。
黑龙江省实验中学隆重举行建校60周年庆典，副省长程幼东，省政协副主席陶夏新出席庆典仪式。
黑龙江省实验中学前身为哈尔滨铁路第一中学，是省教育厅直属的省重点中学，省级示范性普通高中。学校现有任课教师180人，其中特级教师6人，硕士生导师2人，省市骨干教师80余人，省市兼职教研员14人，市级学科带头人5人，已取得硕士研究生学历和正在进修该学历的总计135人，有15名英语教师完成了省级骨干教师的国外培训。学校争得各界支持，创办了省级“宏志班”为全省品学兼优的贫困学生提供了享受优质教育的机会。
学校坚持“崇尚人本，追求卓越，实现发展最大化”的办学理念，全面推进素质教育，全力打造生态型学校文化，构建师生学校共同发展、和谐发展、持续发展的利益共同体。努力培养学生“学会做人，学会求知，学会劳动，学会生活，学会健体，学会审美”，为学生的终身发展奠定坚实的基础。
学校继承和发扬了铁路企业优良传统，形成了“校纪严明、教风严谨、管理严格”的“三严”特色，创造了学生“入学低起点，毕业高质量”的发展模式，受到社会各界和广大人民群众的普遍赞誉。
被省委省政府命名为 “文明单位标兵”，先后荣获“全省中小学德育工作先进单位”、“省课程改革先进集体”等荣誉称号，连续多年被评为“市教育系统先进集体标兵”。
学校是“全国群众性体育活动先进单位”、“东北三省美育教育实验基地”和“黑龙江省作家协会培养文学新苗联系点校”。
2013第二届《全国最具特色中学》名单发布，黑龙江省实验中学当选，学校特色：艺术教育、国际化教育。
