Szkoła została powołana do życia uchwałą Senatu Uniwersytetu Jagiellońskiego z dnia 5 maja 1586 roku. Początkowo mieściła się w Bursie Jerozolimskiej (u zbiegu ulic Gołębiej i Jagiellońskiej), później w leżącej obok Bursie Nowej.

Swój byt zawdzięcza sekretarzowi królewskiemu - rycerzowi Bartłomiejowi Nowodworskiemu, który przeznaczył na jej rozwój dwie fundacje: w 1617 i 1619. Dzięki tym i następnym fundacjom: Gabriela Prewancjusza Władysławskiego, wychowawcy synów króla Zygmunta III Wazy, oraz króla Władysława IV wybudowano w 1643 okazały budynek przy ulicy św. Anny 12, zwany Kolegium Nowodworskim. W 1898 roku szkoła przeniosła się do specjalnie dla niej zaprojektowanego przez Józefa Sarego gmachu na placu Na Groblach, w pobliżu Wawelu, gdzie mieści się do dnia dzisiejszego.

Zrodzona w czasie Renesansu świecka szkoła narodowa, która w XVII i XVIII wydała tej miary Polaków co: król Jan III Sobieski, Wespazjan Kochowski, Wojciech Bogusławski, Stanisław Trembecki, znalazła swoje rozwinięcie w epoce Oświecenia. Zreformowane w 1777 roku przez Hugona Kołłątaja Szkoły Nowodworskie stały się wzorem dla stworzenia jednolitej organizacji oświatowej w Polsce. Organizacja ta przetrwała upadek Rzeczypospolitej i owocowała w pierwszych dziesięcioleciach XIX wieku. Mimo akcji germanizacyjnej władz austriackich, szkoła nie straciła swego narodowego charakteru. W dziejach Polski zapisali się na trwałe jej wychowankowie: Jędrzej Śniadecki, Józef Bem, Jan Matejko, Karol Estreicher.

Na przełomie stuleci i póżniej w okresie międzywojennym szkoła wychowała całą plejadę artystów. (Stanisława Wyspiańskiego, Józefa Conrada Korzeniowskiego, Tadeusza Boya Żeleńskiego), uczonych (Stanisława Estreichera, Stanisława Kutrzebę, Walerego Goetla, Kazimierza Nitscha), ludzi teatru (Juliana Osterwę), polityków (Ignacego Daszyńskiego).

O roli i znaczeniu Gimnazjum Nowodworskiego w II Rzeczpospolitej świadczy fakt odznaczenia go przez Prezydenta Polski w 1938 Krzyżem "Polonia Restituta".

Podczas drugiej wojny światowej budynek szkoły został oddany do dyspozycji Hitlerjugend. Spalono sztandar szkoły, księgozbiór i sprzęty. Po wojnie nie nadawał się do użytku. Rozpoczęto naukę w budynku III (obecnie II) Liceum im. Jana Sobieskiego. Podjęto remont szkoły i 15 IX 1945 rozpoczęto tam naukę.

W 1962 powstała klasa z poszerzonym językiem niemieckim. Pierwsza w Polsce klasa klasyczna powstała z incjatywy UJ w 1980.

Mimo sędziwego wieku nie ustępujemy kroku na drodze do nowoczesnych rozwiązań nie tylko pedagogicznych...

Gmach I Liceum im. Bartłomieja Nowodworskiego przy Placu Na Groblach 9 powstał w latach 1897-1899. Zaprojektował go, z przeznaczeniem na siedzibę gimnazjum, wykształcony w Wiedniu architekt Józef Sare (1850-1929) w 1896 roku. Jest znany z zaprojektowania i wybudowania Gmachu Starostwa przy ul. Basztowej (dzisiejszego Urzędu Wojewódzkiego). Sprawował również później funkcję v-ce prezydenta Krakowa. Na parterze szkoły znajduje się hol, w którym dekoracje sgrafittową wykonał Fryderyk Lachner. We wgłębieniu klatki schodowej na parterze umieszczono popiersie Bartłomieja Nowodworskiego dłuta Adama Marlowicza, które postawiono w czterechsetną rocznicę założenia szkoły. Sufit klatki schodowej ozdabiają medaliony z postaciami zasłużonymi dla kultury antycznej. W auli na I piętrze (pierwotnie była to kaplica z zakrystią od strony wschodniej) znajdują się medaliony wyobrażające wybitnych uczniów i dobrodziejów gimnazjum. Na suficie auli zachowała się polichromia ścienna, która powstała wraz z gmachem. Prostokątny w swym kształcie plafon zamyka pozłacana rama biegnąca wokół.