Ideja da se učenicima darovitim sportašima omogući redovno i kvalitetno školovanje prilagođeno sportskim obvezama počinje se ostvarivati 1992./93. u XI. gimnaziji otvaranjem dvaju odjela za učenike sportaše. Ubrzo se zbog interesa učenika i roditelja pojavila potreba za osnivanjem posebne obrazovne ustanove.
1. rujna 1994. godine odlukom Skupštine Grada Zagreba osnovana je Športska gimnazija.
Prvih 17 godina škola je bila podstanar na Kineziološkom fakultetu. U tom razdoblju nekoliko je puta bila planirana gradnja nove školske zgrade.
Gradski ured za obrazovanje, kulturu i sport osigurao je 2010. prostor u dijelu Učeničkog doma Selska i organizirao preuređenje prostora. Budući da škola više nije mogla zauzimati dio zgrade Kineziološkog fakulteta, škola je u prvom polugodištu školske godine 2010./11. podstanar u Srednjoj školi za modu i dizajn.
1. siječnja 2011. Športska gimnazija se useljava u svoje nove prostore u Selskoj cesti 119 te je školi pripojen Učenički dom Selska. Time se na jednom mjestu omogućuje učenicima prespektivnim sportašima iz drugih sredina Republike Hrvatske, pa i šire, smještaj, prehrana, obrazovanje i kvalitetno provođenje slobodnog vremena.