Sejarah SMA Negeri 1 Gresik bermula dari gagasan para tokoh masyarakat dan pemerintah daerah Kabupaten Gresik pada 10 November 1960 untuk mendirikan sekolah menengah atas negeri pertama di wilayah tersebut. Sekolah ini resmi beroperasi sebagai sekolah rintisan persiapan pada 1 Agustus 1961. Kepastian hukumnya dikukuhkan secara resmi pada 1 Agustus 1962 melalui Surat Keputusan Menteri Pendidikan, Pengajaran, dan Kebudayaan Republik Indonesia Nomor: 37/SK/B/III yang menetapkan statusnya menjadi SMA Negeri 1 Gresik secara definitif. Berpusat di kawasan perkotaan Gresik—yang kini bertempat di Jalan Arif Rahman Hakim No. 1—sekolah ini mulai membangun landasan akademisnya sebagai institusi pendidikan rujukan utama.
Dalam perjalanannya, nomenklatur sekolah beberapa kali mengalami penyesuaian seiring perubahan kebijakan pendidikan nasional. Berdasarkan Keputusan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan RI Nomor: 060/U/1993 tentang Penyesuaian Nomenklatur Sekolah Menengah Umum, nama sekolah secara resmi disesuaikan menjadi SMU Negeri 1 Gresik mulai tahun ajaran 1994/1995. Penggunaan nama SMU tersebut berlangsung hingga diberlakukannya Undang-Undang Nomor 20 Tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional, yang mengembalikan istilah SMU menjadi SMA. Sejak saat itu, lembaga ini secara resmi menggunakan kembali nama SMA Negeri 1 Gresik pada tata persuratan dan identitas hukumnya.
Perkembangan signifikan terjadi pada era 2000-an ketika sekolah ini ditunjuk oleh Kementerian Pendidikan Nasional melalui Direktorat Pembinaan SMA untuk menyelenggarakan program Rintisan Sekolah Berstandar Internasional (RSBI). Status prestisius ini mendorong pembaruan manajemen, fasilitas laboratorium, dan penguatan kurikulum berbasis TI hingga program RSBI dinonaktifkan secara nasional pada tahun 2013. Perubahan struktur tata kelola kembali terjadi pada tahun 2017 berdasarkan UU No. 23 Tahun 2014 tentang Pemerintahan Daerah, di mana kewenangan pengelolaan SMA/SMK dialihkan secara resmi dari Dinas Pendidikan Kabupaten Gresik ke Dinas Pendidikan Provinsi Jawa Timur.
Memasuki era modern, SMA Negeri 1 Gresik terus memperkuat posisinya sebagai sekolah unggulan daerah melalui akreditasi A yang dipertahankan secara konsisten. Pembaruan sarana dan prasarana dilakukan secara berkelanjutan untuk mendukung proses belajar mengajar berbasis teknologi informasi serta pengelolaan sistem manajemen mutu yang adaptif. Hingga saat ini, SMAN 1 Gresik tetap berdiri kokoh sebagai salah satu sekolah menengah atas terdepan di Jawa Timur yang rutin meluluskan mayoritas siswanya ke berbagai Perguruan Tinggi Negeri (PTN) favorit di Indonesia.