学校始创于1905年，为全国第六批重点文物保护单位。初名大同府中学堂，1913年创建并改称山西省立第三中学，1972年更名为大同师范学校，1978年开始招收山西师范大学大同师专班，2003年省政府撤销中师建制，设立为雁北师范学院大同分院，2006年4月更名为山西大同大学大同师范分校，2008年9月省政府同意筹建“大同师范高等专科学校”。2010年市政府在大同师范原校址新建校区，改扩建后的学校软硬件已全部达到《专科学历教育高等学校设置标准》。2018年3月经省政府批准，国家教育部备案，大同师范高等专科学校正式成立。