北京一零一中建校于1946年，是中国共产党在老区创办并迁入北京的唯一一所中学。1955年，学校定名为北京一零一中, 郭沫若同志亲笔题写校名，并释其含义为"百尺竿头，更进一步"。
作为一所具有光荣革命传统的学校，建校近60年来，一直得到党和国家领导人的关心。1953年，周恩来总理到校视察, 对防止干部子弟特殊化及培养革命事业接班人的问题作了重要指示。周总理告诫同学："你们是无产阶级的后代"，不要做"八旗子弟"（转引自《周恩来教育文选》）；1965年，刘少奇主席就王一知校长半工半读的请示作出批示；1996年50周年校庆时，江泽民总书记、李鹏委员长分别为学校题词："继承发扬革命传统，培养造就时代新人"，"继承发扬光荣传统,全面贯彻教育方针"；2003年，在吴仪、陈至立等同志陪同下，温家宝总理亲临学校视察, 详细询问同学们的学习生活情况，勉励同学们将来做事业上的佼佼者。2005年7月和9月，国家副主席曾庆红两次到学校视察指导，对革命传统教育、体育、艺术教育等各方面工作提出具体要求，特别强调要艰苦奋斗，要与劳动人民接触，要德、智、体、美全面发展。
近60年来，学校始终坚持全面贯彻执行党的教育方针，坚持按教育规律全面育人，拥有一支师德高尚、业务精湛、富有创新精神的优秀教师队伍。其中，全国教育系统劳动模范、全国优秀教师、北京市劳动模范、 首都五一劳动奖章获得者7人, 特级教师10人，市区级学科带头人、骨干教师40余人。先进的办学理念,高素质的教师队伍, 把握时代发展脉搏的教育改革，使学校获得高质量的办学成果：重点大学升学率90%以上， 有4位同学先后获北京市高考状元。在国际奥林匹克竞赛、全国、市区学科竞赛, 以及国际国内的中学生体育比赛、艺术大赛和科技创新大赛中连年取得优异成绩。为国家培养的3万多名优秀毕业生，已成为各条战线的骨干力量。党的十六大当选的中央委员和政治局委员中，有6人毕业于北京一零一中，有4人担任着党和国家领导职务。此外，还有不少人担任了省部级和大军区的党政军主要领导工作，许多人成为蜚声海内外的专家学者和各行各业的先进模范人物。
北京一零一中有着得天独厚的优美自然环境。它位于北京市海淀区圆明园遗址，地处中关村科技园区中心地带，东临清华，南接北大，占地面积20万平方米。校内有碧波荡漾的人工湖5座，水面达1.3万平方米。晴朗的夏日傍晚，西山倒映湖中，与圆明园静谧、安宁的园林风格融为一体。精心设计的绿化使校园内绿草如茵，空气清新。今日一零一中，已经成为现代都市中最为独特的花园式学校。
北京一零一中的建筑别具特色。按照国家文物管理部门的规定，所有建筑物均与圆明园的整体风格保持和谐统一；所有建筑色彩均为青灰色，与首都建筑的色彩基调相得益彰，透露出大气、厚重与宁静。
与之相映成趣的是，学校教学设施呈现出高度现代化。全校上百间教室全部配备了现代多媒体教学设备；千兆校园网，百兆至桌面，出口独享8m带宽；8个专用机房和百人电子阅览室可满足600人同时上机学习或上网浏览。图书馆建筑面积3080平方米，藏书10万余册，阅览室座位400个。数字演播中心拥有满足小型综艺节目录播的350平方米专业演播厅和150平方米虚拟演播室各一个。校园内辟有1500平方米科技活动实验园地，园内建有600平方米玻璃温室，室内温度、湿度、光照均可调节。学校还有高水准的学术报告厅和可供百人学生交响乐队练习的音乐排练厅。
学校体育场地占地4万平方米，拥有排球馆、体操馆、乒乓球馆等室内场地，还有2块足球场（天然草、人造草各一块），4块塑胶网球场，6块塑胶排球场，8块塑胶篮球场等室外场地，学校新建的田径场由中国田径协会认证为田径比赛一类场地，可以承接国内外田径比赛。
北京一零一中是北京市重点中学, 北京市高中示范校。近年来，学校获得许多荣誉称号：北京市校园环境示范校, 北京市科技教育示范校, 北京市电化教育优类校, 北京市科技教育先进校,北京市艺术教育示范校，全面育人办有特色校, 全面育人培养学科特长生显著校, 全国群众性体育工作先进单位, 全国优秀家长学校。学校还荣获北京市科技教育最高奖金鹏奖, 北京市艺术教育最高奖金帆奖。
