Trường THPT chuyên Hùng Vương tiền thân là lớp Toán đặc biệt của tỉnh, được thành lập năm 1966, đặt tại trường cấp III Hùng Vương, thị xã Phú Thọ. Trường chính thức có tên là THPT chuyên Hùng Vương vào năm 1986, chuyển từ thị xã Phú Thọ về thành phố Việt Trì từ năm 1994.
Cuối năm 2022, trường chuyển về khuôn viên mới ở xã Trưng Vương, cách nơi cũ khoảng 3 km. Ngôi trường mới được đầu tư 457,4 tỷ đồng – cao nhất với một trường THPT ở vùng Trung du và miền núi phía Bắc.
Trong cả nước, vài trường có mức đầu tư tương tự hoặc cao hơn là THPT chuyên Bắc Ninh (600 tỷ), chuyên Vĩnh Phúc (473 tỷ), chuyên Lương Văn Tụy, Ninh Bình (450 tỷ)…
