學校前身是黑山北關完全小學，建於1948年11月。
1958年9月，北關小學開始進行“集中識字”教學改革實驗，確定壹年級壹個班為實驗班，縣文教局派視導員進行指導，開始以看圖識字和以歌帶字的方法進行初步實驗，接著又按同音歸類的方法集中識字，受到明顯效果。
1960年4月，中***遼寧省委在黑山召開了教學改革現場會，推廣北關學校的教改經驗。中宣部副部長張磐石、教育部副部長董純才到會指導。全國27個省、自治區、直轄市的部分學校都展開了北關學校首創的“集中識字”教改實驗，“集中識字”教改經驗在全國推廣。會後，《遼寧日報》發表題為《黑山北關小學創造成功經驗》和省委書記李荒撰寫的《積極開展教學改革運動》兩篇文章，中宣部部長陸定壹在全國人大壹次會議上，作了題為《教育必須改革》的發言，其中談到了黑山北關小學的實驗情況，充分肯定了“集中識字”教改經驗。同年，賈桂枝老師代表北關小學參加全國文教系統群英會。會後，學校被評為全國教育先進單位。同年4月10日，學校被確定為遼寧省重點實驗學校，校名改為“遼寧省黑山北關實驗學校”，副省長車向忱題寫了校名。
1961年，遼寧省政府決定黑山北關實驗學校為省、市、縣三級***管的省重點直屬學校。
1965年7月，中央政治局候補委員、書記處書記、國務院副總理陸定壹在聽取了學校教學改革情況匯報時指出：教學改革是關系到幾億兒童的大問題，要搞下去，不要怕失敗，不要怕挨罵，搞下去大有前途。
1966年4月，東北局書記宋任窮到黑山視察，在聽取匯報後指出：妳們的經驗很好，要堅持搞下去。
黑山教學改革現場會議後，又采用了“基本字帶字”的集中識字方法。到1966年，這壹經驗得到充實和完善，編寫了比較完整的教材。由於“集中識字，大量閱讀與提早寫作”，學生的閱讀和寫作能力有很大提高。
“文革”中，教改實驗被迫中斷。粉碎“四人幫”後，學校不僅迅速恢復了“集中識字”實驗項目，而且在其他學科進行了多項實驗。主要是在教學方法上進行改革，加強了對學生識字能力的培養與智力開發，註重打好識字基礎，提高學生掌握與運用知識的能力、獨立識字能力與自學能力。
1978年、1980年，遼寧省和中央教科所先後在北關學校召開“集中識字”現場會。1978年人民出版社出版了《集中識字二十年》壹書。
1980年，學校對集中識字二年級學生的讀寫基礎進行了分析研究，探索語文學科的科學訓練體系，經過三年的探索和實踐，找出了“大量閱讀，序列訓練，單元分組，讀寫結合”的閱讀教學新路子。同年，遼寧省又壹次批準學校為省重點實驗學校。
在小學語文閱讀教學改革的同時，學校與中國科學院心理研究所合作，開始進行“現代小學數學”教改實驗。
1983年，在聯合國教科文組織召開的國際語言會議上，我國代表宣讀了關於“集中識字”教學的論文，引起了日本、德國、美國等國專家的關註。
1983年以後，學校開始從單科單項教改實驗向多科多項改革、整體改革過渡，學校改革步入了壹個新階段。
1987年，在迎接40年校慶之際，中顧委副主任陸定壹寫來賀詞：“慶祝黑山速成識字法的成功。對小學教育有啟迪作用。謝謝老師和同學們的努力。”
1990年，遼寧省政府在黑山召開了“紀念集中識字三十周年大會”，總結推廣“集中識字，大量閱讀，分步習作”語文教學改革經驗。同年10月，遼寧人民出版社出版了該校《小學語文新體系》壹書，陸定壹同誌為該書作序並題寫書名。陸定壹在序中說：“我已經84歲了。能夠親自看到這件事，實在有點出乎意料。因而有說不出的高興。謹向黑山北關小學的同誌們敬致謝意。謝謝妳們，謝謝妳們，祝妳們做出更好的成績。”並親筆題寫了校名“遼寧省黑山北關實驗學校”。同年9月，國家教委副主任柳斌來校視察工作，並題詞：“創造壹流業績。”
進入新世紀，特別是2002年以來，新壹屆領導班子審時度勢，與時俱進，求真務實，開拓創新，鮮明地確立了“樹立名校風範，打造名校品牌，再鑄名校輝煌”的發展理念，“建設壹流環境，實施壹流管理，培養壹流人才”的發展目標，大膽地提出了壹系列新的治校方略，出臺了壹系列新的管理制度、措施和辦法，全方位、大幅度地對學校各方面工作進行改革，成果斐然。
學校管理實現了規範化、科學化，學校進入了跨越式大發展的快車道。連續多次被省、市、縣各級政府或教育主管部門授予文明學校、先進學校、模範學校等榮譽。在2006—2007、2008—2009年度文明創建工作中，在文明單位指標大幅削減的情況下，該校仍被省委、省政府命名為省級“文明學校”，全縣獨此壹所學校獲此殊榮。
隊伍建設實現新突破。壹支思想境界高、專業造詣深、教學水平高、科研能力強的“專家型”、“學者型”教師隊伍已然形成，為學校的發展提供了強有力的人才支撐。
德育工作實效性強，特色突出。以“傾註人文關懷，關註生命成長”為理念，創新機制，激活載體，整體構建了學校德育工作的新格局。2005年，在錦州市學校德育工作經驗交流會上，該校《創新機制，激活載體，整體構建學校德育工作新格局》的德育工作經驗向全市推廣。
教學工作以提高育人質量，提升學校核心競爭力為目的，以課堂為中心，以強化教學管理為手段，以校本培訓和教研為載體，強立校之根，固發展之本。在培養學生方面突出五個重點，即抓養成教育以培養其良好的學習品質為重點；抓課堂，以教會學生學習為重點；抓學風培養，以激發學生強烈的求知欲望為重點；抓思想教育，以引導學生樹立崇高理想，爭做合格人才為重點；抓質量，以培育優生群體為重點。要求教師樹立“四種觀念”、“五種能力”。“四種觀念”即科研興校，質量立校的改革觀；面向全體，全面育人的教學觀；全面關心學生成長進步，充分發展學生個性的質量觀；通過努力，人人可以成材的人才觀。“五種能力”即具備品行高尚，率先垂範的影響力；提高學生綜合素質的教學能力；文理貫通的教研能力；操作現代化教學媒體的動手能力；銳意改革的創新能力。在課堂教學中，通過加強學法指導，創新學習方式，倡導學生的自主、合作、探究學習，使課堂實現了由知識本位向發展本位的轉變，促進學生生動、活潑、主動地發展。特別是我們註重培養和訓練讓每個學生都能寫壹手好字，都能善於表達，都能寫壹手好文章，促進其綜合素質的提高，為學生的終生學習打下堅實的基礎。
教改實驗和教育科研工作壹直是我縣乃至地區的排頭兵。該校正確處理繼承與發展的關系，用新課程理念指導傳統的“集中識字”教學，“集中識字”教改實驗進入新階段。2002年4月，中央教科所張田若教授、中央民族大學漢語言專家趙明德教授陪同法國友人安雄博士來該校考察，對該校的“集中識字、大量閱讀、分步習作”小學語文教學新體系教改經驗予以充分肯定和高度評價。2005年4月，該校青年教師王穎代表該校參加了在山東淄博舉辦的“全國小學語文教學‘三課題’實驗研究成果交流會暨張田若小學語文教學思想研討會”，她做的集中識字課，受到了與會專家和廣大教育同仁的壹致好評。2008年秋，新編小學語文校本教材進入小學壹、二年級課堂。
“十五”、“十壹五”期間，承擔著包括有全國30所名校參加的《面向未來的基礎學校研究》在內的國家級、省級重點實驗項目10個，學校被中央教科所列為重點課題基地校，多次獲得國家、省部級科研成果獎。2006年，該校校長趙文清同誌受中央教科所的邀請參加在北京舉行的“第二屆國際識字教育研討會”。
2007年，校長趙文清同誌應邀參加在北京人民大會堂召開的“全國優秀班主任、優秀校長頒獎大會”和在江蘇南京召開的“全國省際集中識字研討會”，把該校的教改經驗再壹次推向全國。
辦學條件實現歷史性飛躍。2002年—2007年，學校自籌資金400萬元先後修建校園內柏油甬路630米，鋪設彩磚甬路180米，更換中學樓梯踏板，改造中小學微機室，更換學生課桌椅2000套和微機凳140套，完成中小學教學樓、實驗樓及校園內外墻壁裝飾、美化，更換中小學樓全部窗戶為塑鋼窗，完成中學樓上下水工程，修建學生廁所2座，改造校園內取暖實施，改建校門及門衛房，新建花壇、草坪2000平方米等，辦學條件得到大幅改善，優化了校園環境，使學校舊貌換新顏。2008—2009年，由縣政府投資1500萬元，對該校進行徹底改擴建，全部工程包括主體工程——主教學樓7351平方米，附屬工程——學前班平房教室364平方米，學生食堂850平方米，變電室80平方米，消防水池壹個（100立方米），校門（含門衛房50平方米）壹座，圍墻400米，彩磚操場及甬路10000平方米，水沖廁所壹座（360平方米），大理石機刨石臺階及平臺1700平方米，連接中學部操場外跨天橋兩座。配套設施——裝備學生升降式課桌椅1800套，添置教師辦公桌椅、會議桌椅170套，裝備高標準化學實驗室、語音室、科學實驗室、多媒體電教室、舞蹈室等專用教室和功能室。辦學條件達全市乃至遼西地區同類學校壹流水平，是該校建設和發展史上壹個重要的裏程碑。
辦學規模不斷擴大。2004年，因鐵路學校劃歸地方管理，接納原錦鐵分局大虎山鐵路中學、小學教師30名。2008年，因我縣教育資源整合，原黑山第二初級中學整體並入該校。