Tanzimat’ın ilanından sonra Padişah I. Abdülmecid’in iradesi ile Ahmet Cevdet Paşa öncülüğünde öğretmen yetiştirmek amacıyla ilk Dârülmuallim (Erkek Öğretmen Okulu) olarak 16 Mart 1848 tarihinde İstanbul’da eğitim ve öğretime açılmıştır. 1874 yılında ortaya çıkan ihtiyaç üzerine Dârülmuallimini İdâdî açılmıştır. 1890 yılında sübyan, rüşdiye, idâdî ile fen ve edebiyat bölümlerinden oluşan âli kısımlarına ayrılan okulun adı Dârülmuallim-i Âli olarak yeniden düzenlenmiştir.

1908 yılında İkinci Meşrutiyet’in ilanından sonra okula yeni öğrenciler alınmamış, Darülfünunda okuyan öğrenciler edebiyat, riyaziye ve tabiat şubelerine dağıtılmıştır. 1909- 1910 eğitim ve öğretim yılında yatılı öğretmen okulu kapatılarak bir yıl sonra yeniden açılmıştır. Darülfünun; edebiyat, riyaziye, tabiat bölümlerinde okuyan öğrencilerin resim, beden eğitimi, pedagoji ve askerlik derslerini de kendi okullarında okumalarına imkân tanınmıştır. 1894 yılında İstanbul Depremi sırasında çıkan yangınla eski binası tahrip olan okul binası Mimar Kemalettin tarafından 1900 yılında yapılan İstanbul Çapa’daki tarihi binasında 1914 yılında eğitim ve öğretime devam etmiş, 1 Mart 1951’de Yüksek Öğretmen Okulu olarak bütün bölümleriyle yeniden açılmıştır.

1979 yılında yatılılık bölümü kaldırılarak, öğrenciler burslu hale getirilmiştir. 1980 yılında tekrar eski statüsüne dönüşen okula o yıldan itibaren öğrenci alınmamış, 1981 yılında da Hizmetiçi Eğitim Enstitüsüne dönüştürülmüştür. 1985 yılında Yatılı Öğretmen Yetiştirme Merkezi olan okul, 1987 yılında Çapa Öğretmen Okulları adını alarak geçici statü ile Pertevniyal Lisesine ve Devlet Kitapları Müdürlüğüne taşınmıştır. 1991 yılına kadar tarihi ana binada faaliyetini sürdüren Hizmetiçi Eğitim Merkezi’nin yerine 1991-1992 eğitim ve öğretim yılında tarihi binada Çapa Anadolu Öğretmen Lisesi açılmıştır. 2014 yılı Haziran ayı itibarı öğretmen okullarının kapatılmasıyla okul fen lisesi olmuştur. 24 derslikli binada gündüzlü ve yatılı olarak eğitim veren okulda kız ve erkek öğrenci pansiyonu, kütüphane, konferans salonu, müzik, resim atölyeleri, fizik-kimya-biyoloji laboratuvarları ile kapalı ve açık spor alanları bulunmaktadır. Başarılı ve geleneklerini geleceğe taşıma azmindeki öğrencileriyle eğitim ve öğretimine devam eden Çapa Fen Lisesi yetiştirdiği mezunlarıyla da toplumda değer oluşturmaya devam etmektedir.