1864年，洋务派首领江苏巡抚李鸿章曾上书要求继北京之后，在上海和广州也开设同文馆。请库克吉泰将军和宴两广总督端在驻防的军队中，挑选资质聪慧，年龄14－20岁，满文汉文都能通晓者，聘请西人及品学兼优的国子监学生来教习之。经过一年多的筹备，广州同文馆终于在1864年6月23日（同治三年5月30日）建成开馆。馆址就在当时广州的朝天街，今朝天小学处，馆长为谈广楠、汤森。广州同文馆第一期正规学生仅20名，另有5名附读生，学生年龄14－20岁，学制3年，所开科目主要有英语、汉语和算学。后来随着中外关系的扩大，于1879年增设了法文、德语两馆。每馆各10名学生，其中有10名学生学的已是"第二外语"，因为他们原在英文馆中已通晓英文。学制也向京师同文馆靠拢，增至8年，第一年学读、写、拼，第二年学读法之外又增文法、会话和翻译句子，第三年学习世界史地，练习电报翻译等，第四年学习算术、代数、翻译公文。五年级至8年级更增加许多数理化课程，如物理、化学、几何、三角、微积分，还有机械、航海测算、万国公法、天文、地理，还开设了生理学、解剖学等选修课。后来又开了日文馆和俄文馆。由于同文馆是应实际所需办学的，颇为注重学用的结合，学生在学期间就经常参与外文电报、文件及书籍的翻译，水平高者加以奖励，优先录取。广州同文馆是广州一所近代新式学校，是清代洋务派在广州所办的一件较重大的洋务事业。直至1905年，同文馆改为译学馆，此处也改办成满汉八旗高等小学。
1911年，改名为粤城高等小学。1924年，改名为广州市第三高等小学，学制七年，国民小学四年，高等小学三年；1926年，改名为广州市立第五十三小学，学制改为六年；1945年，改名为广州市立第一小学； 1949年10月，广州解放，原市一小由政府接管，改名为惠福区中心小学；1954年7月，改名为北区中心小学； 1957年9月，改名为解放中街第一小学；1959年9月，改名为朝天路小学；1978年9月，改名为朝阳路小学；1983年9月，改名为朝天路小学；1993年 9月，改名为朝天小学。
1951年7月，教育部、团中央召开全国少年儿童队优秀总辅导员讲习大会，我校齐虹亨同志是广州市的代表之一。1952年，学校执行部颁《小学暂行规程草案》。同年秋季，开始实行五年一贯制，试行"五级分记分法"。1954年，学校贯彻《小学生守则》。1960年，学校被定为广州市的重点小学。1964年，学校在学习、贯彻《小学四十条》，《全日制小学暂行工作条例草案》中，组织教师们掀起一个教学改革的群众实践活动的高潮。1983年3月，团中央书记胡锦涛同志，在团省委书记卢思谋等同志的陪同下，来校参观视察。1984年，我校被列为全国小学电脑教学试点学校。1990年入选《中国教育大辞典》。1991年经广东省教厅推荐入选《中国名校》（小学卷）。1992年越秀区政府决定重建朝天路小学，并得到全国政协委员、香港圆玄学院主席赵镇东先生的热忱支持，圆玄学院捐赠港币近九百万元帮助学校重建校舍并更新教学设备。同年11月28日 ，举行了新校舍奠基暨香港圆玄学院赠款仪式。1993年9月改名为朝天小学，定校训为：明德归仁。1994年12月，被评为广东省第二批省一级学校。1995年，学校承担了国家教委的两个科研课题："城市小学科技活动和师资培训"及"小学语文四结合计算机辅助教学"。1995年5月，被全国中小学整体改革专业委员会批准为整体改革的实验基地。1995年12月，广东省教育厅副厅长李庆源、广东省电教馆馆长房雨林、市电教馆馆长黄榕梓等领导来校视察电教工作。1998年8月13日，广东省省委副书记、广州市市委书记黄华华来校参观视察。1999年，被确定为国家教委、国家科委"九五"重点课题"中小幼科技教育研究"实验学校。2002年，朝天小学与中信华南集团合作，创办东莞朝天实验小学；同年，学校被确定为广州市陶行知教育研究会陶行知思想教育实验基地。2004年与广州时代发展集团合作创办时代朝天实验小学。
学校建有教学活动楼（朝阳楼）、文体艺术楼（满汉楼）和球类、田径、游泳等体育场地。除设有省定标准的教学课室外，还有45间专用室，课室与教辅室之比超过省一级学校标准，给学生个性发展提供更多的空间。现有26个教学班，1000多名学生，全校教职工80多人，小学高级教师30多人。
朝天小学一直坚持全面贯彻教育方针，坚持教育改革和教育科学实验，坚持面向全体学生，着力于培养学生的全面素质和良好个性品质，促使学生生动活泼，健康成长。学校确立“明德归仁”的校训，形成 “崇真、向善、至美、创新、立人”的校风、“善于教学、乐于教创、志于教人”的教风和“自主、合作、创造”的学风，弘扬“今天我以朝小为荣，明天朝小以我为荣”的精神风范，学校领导班子树立“表率、创新、关爱、服务”工作作风，教师集体素质实现整体优化，涌现了一大批师德高尚、教科研能力强的骨干教师，培养了一批又一批“品德优、智能高、身心健、个性活”的学生,赢得社会高的声誉。从2009年起，朝天小学与多个国家地区的学校建立友好交流关系。构建现代化教育模式，实现素质个性化教育的创新；以名校的风范造就具有国际视野的专家型校长、学者型教师、高素质学生是朝天小学努力奋斗的目标。
