İstanbul Atatürk Anadolu Lisesi, şimdiki binasının yerinde bulunan Fransız Jean Patiste İlkokulunda 1937-1938 eğitim ve öğretim yılında Taksim Ortaokulu adı ile öğretime başlamıştır. 1939-1940 eğitim ve öğretim yılında Taksim Erkek Lisesi, daha sonra Beyoğlu Erkek Lisesi, 1954 yılında da “Lise Mezunları Cemiyeti”nin önerisi üzerine Atatürk Erkek Lisesi adını almıştır.

Klasik eğitim veren lise, 1968-1969 eğitim ve öğretim yılında modern liseye dönüştürülmüştür.

Lise bünyesinde 1970-1971 eğitim ve öğretim yılından itibaren Atatürk Akşam Lisesi adı altında bir okul daha açılmıştır. Akşam Lisesi, 1983-1984 eğitim ve öğretim yılında okul bünyesinden ayrılmıştır. Modern eğitim olanaklarına cevap veremeyen laboratuvarların yerine 1984 yılında yeni fen laboratuvarları açılmıştır.

Okul, 1980 yılından itibaren kız öğrenci kaydına başlamış ve karma eğitime geçmiştir. 1984-1985 eğitim ve öğretim yılında Taksim Atatürk Lisesi adını almıştır.

1996-1997 eğitim ve öğretim yılında yabancı dil ağırlıklı liseye dönüştürülen okulun adı İstanbul Atatürk Lisesi olmuştur.

1998-1999 eğitim ve öğretim yılında Mezunlar Derneği’nin çabaları sonucunda eski mezunlardan bir iş adamı internet bağlantılı 16 bilgisayardan oluşan bilgisayar laboratuvarı kurmuştur. Yine eski mezunlar kendi kitaplarını okula bağışlayarak okul kütüphanesini zenginleştirmişlerdir. Ayrıca kütüphanenin modernize edilmesini sağlayan mezunlardan Ayhan SUSKUN’un adı çalışmalarından dolayı kütüphaneye verilmiştir.

İstanbul Atatürk Lisesi Mezunları Derneği, her yıl mayıs ayında geleneksel “Pilav Günü” düzenlemektedir. Derneğin yoğun çalışmaları sonucu 11 Mayıs 2000 yılında İstanbul Atatürk Lisesi Mezunları Vakfı kurulmuştur. Vakıf, okulun yıpranmış olan binasını onarıma alarak modern bir eğitim yuvasına dönüştürmüştür. Yenilenen okul dönemin Millî Eğitim Bakanı tarafından 8 Mart 2001 tarihinde eğitim ve öğretime açmıştır.

Seçkin ve bilimsel bakış açısına sahip bireyler yetiştiren okul, 2005-2006 eğitim ve öğretim yılında Anadolu lisesine dönüştürülmüş olup, İstanbul Atatürk Anadolu Lisesi adını almıştır.