大同二中的前身，即大同育英中學校。系民國三十五年(1946年)夏，由大同天主教會創(chuàng)辦。招收初中一年級一個班，校址位于都司街天主教堂北側。該校在創(chuàng)辦初期，辦學條件極其艱苦。教室、宿舍、辦公室均為日本侵華時期開辦的汽車修理廠改建而成，十分簡陋。

　　民國三十六年(1947年)，經(jīng)山西省教育廳批準，正式備案，定名為私立大同育英中學校。同年，比利時籍人鄧惠普在美國以擴大辦教辦學為名，領了馬歇爾一萬多元的活動經(jīng)費，請集寧教區(qū)神甫許德(內(nèi)蒙察右前旗人)任校長，自己任學監(jiān)。同時教務、訓育等職位均有外國籍人士范普厚等人擔任。同時在三元宮籌劃新建校舍。

　　1948年末，鑒于遼沈戰(zhàn)役開始后，原校長許德畏罪潛逃至國外，校址搬遷至三元宮，由郭印宮代理校長。共畢業(yè)兩個班80人。

　　在大同解放前期，育英中學共有初中班4個，高中班1個，學生233人。大同解放后(1949年5月1日)，仍由天主教神甫郭印宮任校長。人民政府令其停止反動教育，切斷與梵蒂岡教廷的經(jīng)濟關系，遵照政府的法令和教育宗旨辦學。

　　1950年3月，大同市人民政府全面接辦私立大同育英中學，定名為大同一中分校，任命盧學禮為分校主任。

　　1952年6月改為察哈爾省大同第二中學校，同年底改為山西省大同第二中學校。

　　1954年在城內(nèi)東倉新建校舍，并于次年(1955年)由三元宮遷入新址。

　　1956年，開始創(chuàng)辦高中。

　　1981年2月，被教育廳確定為“山西省首批重點中學”

　　本世紀初，大同市政府在御東新區(qū)新建大同二中高中部，占地301畝，總建筑面積55000平方米，可容納60個教學班，3600名學生。2009年8月初中部竣工，9月全體初中學生入駐新校區(qū)，初中高中再次合并。