大同二中的前身，即大同育英中学校。系民国三十五年(1946年)夏，由大同天主教会创办。招收初中一年级一个班，校址位于都司街天主教堂北侧。该校在创办初期，办学条件极其艰苦。教室、宿舍、办公室均为日本侵华时期开办的汽车修理厂改建而成，十分简陋。

　　民国三十六年(1947年)，经山西省教育厅批准，正式备案，定名为私立大同育英中学校。同年，比利时籍人邓惠普在美国以扩大办教办学为名，领了马歇尔一万多元的活动经费，请集宁教区神甫许德(内蒙察右前旗人)任校长，自己任学监。同时教务、训育等职位均有外国籍人士范普厚等人担任。同时在三元宫筹划新建校舍。

　　1948年末，鉴于辽沈战役开始后，原校长许德畏罪潜逃至国外，校址搬迁至三元宫，由郭印宫代理校长。共毕业两个班80人。

　　在大同解放前期，育英中学共有初中班4个，高中班1个，学生233人。大同解放后(1949年5月1日)，仍由天主教神甫郭印宫任校长。人民政府令其停止反动教育，切断与梵蒂冈教廷的经济关系，遵照政府的法令和教育宗旨办学。

　　1950年3月，大同市人民政府全面接办私立大同育英中学，定名为大同一中分校，任命卢学礼为分校主任。

　　1952年6月改为察哈尔省大同第二中学校，同年底改为山西省大同第二中学校。

　　1954年在城内东仓新建校舍，并于次年(1955年)由三元宫迁入新址。

　　1956年，开始创办高中。

　　1981年2月，被教育厅确定为“山西省首批重点中学”

　　本世纪初，大同市政府在御东新区新建大同二中高中部，占地301亩，总建筑面积55000平方米，可容纳60个教学班，3600名学生。2009年8月初中部竣工，9月全体初中学生入驻新校区，初中高中再次合并。