Trường THPT Mê Linh – Hà Nội tiền thân là một phân hiệu của trường THPT Yên Lãng – Huyện Mê Linh – Thành phố Hà Nội. Trường được thành lập theo Quyết định số 11/QĐ-UB ngày 03 tháng 01 năm 1985 của UBND Thành phố Hà Nội. Trường vinh dự được mang tên huyện Mê Linh – quê hương Hai Bà Trưng anh hùng. Trường đóng tại xã Đại Thịnh - huyện Mê Linh - Thành phố Hà Nội.
Từ khi thành lập đến năm 1991, trường THPT Mê Linh trực thuộc Sở GD&ĐT Hà Nội. Từ năm 1991 đến tháng 7 năm 2008, huyện Mê Linh sáp nhập về tỉnh Vĩnh Phúc nên trường THPT Mê Linh thuộc Sở GD&ĐT Vĩnh Phúc. Tháng 8 năm 2008, huyện Mê Linh lại sát nhập về thành phố Hà Nội nên trường THPT Mê Linh trực thuộc Sở GD&ĐT Hà Nội.
Những năm đầu mới thành lập, trường chỉ có hơn 10 lớp học với cơ sở vật chất đơn sơ. Cùng với sự phát triển của huyện Mê Linh, trường THPT Mê Linh vươn mình lớn mạnh trở thành trường có chất lượng giáo dục luôn đứng đầu khu vực huyện Mê Linh với cơ sở vật chất khang trang, hiện đại.