در سال 1348 اولین مدرسه استعدادهای درخشان با نام «مرکز آموزش کودکان تیزهوش» و تحت نظارت اداره کل امور کودکان و دانش آموزان استثنایی در وزارت آموزش و پرورش تأسیس شد.

در سال 1355 سازمان ملی پرورش استعدادهای درخشان براساس اهداف خاص و جدا از نظام آموزش عمومی کشور زیر نظر هیئت امنا تشکیل شد. در سالهای 55 تا 57 سه مرکز آموزشی مختلط با نامهای الوند در میدان آرژانتین، تهرانپارس و بریانک تأسیس شدند.

پس از پیروزی انقلاب اسلامی سازمان در دفتر کودکان استثنایی ادغام شد. در سال 1358 دانش آموزان دختر مراکز تهران در ساختمان متعلق به مرکز آموزش کودکان تیزهوش واقع در مکان فعلی دبیرستان فرزانگان (1) تهران مستقر شدند و این مرکز به نام مرکز تیزهوش فلسطین نام گذاری شد. در سال 1362 نام مرکز به فرزانگان تغییر یافت و در همین سال اولین گزینش پس از انقلاب جهت پایه اول راهنمایی برای این مرکز و مرکز پسرانه علامه حلی انجام گرفت و این در حالی بود که دانش آموزان ورودی 55 در شرف فارغ التحصیلی و ورودی های 56 و 57 در پایه های دوم و سوم دبیرستان مشغول به تحصیل بودند.

در سال 1367 با تصویب ماده واحد در شورای عالی انقلاب فرهنگی و حمایت رئیس جمهوری وقت و رهبر انقلاب حضرت آیت الله خامنه ای، سازمان

به صورت سازمان وابسته به آموزش و پرورش تاسیس شد. به تا سال تحصیلی 74-73 به مدت 11 سال دانش آموزان هر دو مقطع راهنمایی و دبیرستان در مرکز فرزانگان تهران مشغول به تحصیل بودند، اما با تصمیم سازمان مبنی بر افزایش پذیرش در مقطع راهنمایی مرکز راهنمایی فرزانگان تهران جدا شد و این مرکز به دبیرستان فرزانگان تهران اختصاص یافت.

مدیریت مرکز فرزانگان تهران از سال 1357 تا سال 1362 برعهده سرکار خانم ناهید مصلحی بود. از سال 62 تا 79 نیز مدیریت مرکز را سرکار خانم خیریه بیگم حائری زاده برعهده داشتند. مدیریت مرکز در سال 79 برعهده سرکار خانم مهناز آزاده و از سال 81 تا 84 با سرکار خانم مرجانه نعیمی بود. از سال 1384 تا 1386 سرکار خانم اشرف منظم مدیریت مرکز را برعهده داشتند. سال 87 مدیریت برعهده سرکار خانم الهه خطیبیان بود و مجدداً از

سال 1387 سرکار خانم منظم عهده دار مدیریت مجموعه شدند. از سال 1389 تا سال 1393 سرکار خانم مرضیه فخر مدیر این مرکز بودند و از سال 1393 تا سال 1395 سرکار خانم خدیجه رضایی مدیریت مرکز را به عهده داشتند و از مرداد 1395 سرکار خانم طاهره کردی مدیریت مرکز را به عهده دارند.

دانش آموزان اين مركز هر سال در رشته هاي مختلف المپياد داخلي و جهاني، جشنواره خوارزمي و رشته هاي مختلف فرهنگي موفق به كسب مدال هاو عنوان مختلف مي گردند. همچنين در رشته هاي تربيت بدني موفق به كسب رتبه هاو مدال هاي مختلف مي شوند.  

از افتخارات اين دبيرستان مي توان از خانم پرفسور مريم ميرزاخاني كه از زنان رياضيدان جهان مي باشد، نام برد.