天水市一中肇始于陇南书院，创建于1876年，办学历史悠久，人文底蕴深厚，名师荟萃，英才辈出，是甘肃省首批示范性高中。学校为完全中学建制，分本部和麦积校区两个校区，占地283亩，校舍总建筑面积14万平方米。现有教学班86个（高中73个，初中13个），在校学生5000余人，其中校本部3300余人，麦积校区1700余人。学校现有教职工412人，具有硕士学位教师127人，正高级教师4人，高级教师87人，中级教师130人；有省市学科带头人、骨干教师、青年教学能手70人；有特级教师、全国模范教师、陇原名师8人，省市劳模、园丁奖获得者27人。学校先后荣获“全国文明单位”“全国教育系统先进集体”“全国中小学德育工作先进集体”“全国群众体育先进单位”“全国科技体育传统校”“全国文明校园”等荣誉称号。学校办学事迹先后在央视《新闻联播》栏目、教育频道、新华网及《人民日报》《中国教育报》《经济日报》等国家级媒体上宣传报道。
截至2012年5月，学校有教职工243人，有专任教师198名，学历合格率100%，取得硕士学位的15人，占6%。有甘肃省特级教师2人，高级教师69人，一级教师82人；省级学科带头人、骨干教师、青年教学能手47人；市级学科带头人、骨干教师51人。
校训
苦志以求立、广学以求通
校训释义：“苦志”即磨练意志。《孔丛子·记问》：“太公勤身苦志，八十而遇文王”；唐白居易《效陶潜体》诗十三“醒者多苦志，醉者多欢情”；孟子曰“天降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身……”。
“求立”乃立德、立功、立言。
“广学”即广泛汲取文理知识，全面提高综合素质，还寓有兼容并包、胸襟开阔之意。
“求通”即去塞求通，化解疑难，融会贯通，通达世事，完善人格。梁启超曰：“觇国之强弱，则于其通塞而已。血脉不通则病，学术不通则陋。”
— 晚清甲午年状元、教育家、实业家南通张謇先生于1923年题写。
校徽主体色为绿色，绿色象征青春、活力，寓意天水一中学子充满活力、精力充沛，校标主体有校名天水一中。
截至2015年11月，学校有器乐社、合唱团、军事社、摄影社、棋艺社、演讲与辩论社、心理学社、机器人社、光影社、九歌文学社、铭德社、书画社、舞蹈社、子衿汉服社、集邮社、邻人社、书画社等34个社团。
清光绪元年（1875年）3月始建，次年五月正式竣工，命名为陇南书院。
清光绪三十年（1904年），更名为“甘南中学堂”，在保留原有国学的基础上，开始传播现代科学文化知识。此后，巩秦阶道李璜又先后改甘南中学堂为陇南中学堂、陇南初级师范学堂。
民国三年（1914年），学校改为“甘肃省立第三中学”。也是在这一时期，晚清状元、江苏南通实业家张謇为这所学校题写了“苦志以求立，广学以求通”的校训。
民国二十五年（1936年），学校改制后定名为“甘肃天水中学”。
民国二十八年（1939年），学校成立高中部，成为陇南一所完全中学。
民国二十九年（1940年），学校开始招收女生。至1949年，学校有12个教学班，学生500余人。
1953年，学校在原天水县中校址扩大面积至96亩，修建二层工字教学楼一座，实验楼、师生宿舍百余间，同年5月，学校被确定为甘肃省十所重点中等学校之一；后改为“甘肃省天水第一中学。”
1953年和1978年，学校先后两次被甘肃省教育厅确定为省重点中学。
1986年，天水地改市后，学校更名为“天水市第一中学”，名称沿用至今。
1992年4月，天水市政府决定天水市一中从当年起停止初中招生，改办为高级中学。
2000年5月，天水市一中首批通过评估验收，成为省级示范性普通高中。
2014年5月，该校被天水市委、市政府授予“天水市五一劳动奖状”。
2014年4月10日，麦积区政府与天水市一中共同签署联合举办天水一中麦积校区协议；天水一中在麦积区设立分校区，学校由市教育局直管，麦积区政府监管；天水市一中麦积分校区坐落于麦积区花牛镇峡口村，规划占地面积260余亩、一期投资1.2亿元；学校为公办完全中学建制，办学主体为市一中，挂“天水市第一中学麦积校区”和“天水市渭滨中学”两块牌子，学校初步计划于2015年底完成建设任务，2016年实现招生办学，设计规模为4500人。
2016年3月28日，学校与西北农林科技大学园艺学院签订了优秀生源基地和优秀学生奖学金协议。
2016年6月23日，哈尔滨工业大学授予该校“优秀生源基地”称号。
