ปี พ.ศ. 2550 กระทรวงศึกษาธิการโดยสำนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา และกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยสำนักงานคณะกรรมการนโยบายวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมแห่งชาติ ได้ร่วมกันจัดทำ "โครงการจัดตั้งโรงเรียนเทคโนโลยีฐานวิทยาศาสตร์นำร่อง" โดยมีวิทยาลัยการอาชีพพานทอง เป็นสถานศึกษานำร่องแห่งแรก และได้รับความเห็นชอบจากคณะรัฐมนตรีเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม 2550 เพื่อผลิตคนที่มีความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและมีทักษะด้านช่างออกไปสร้างสรรค์นวัตกรรมและสิ่งประดิษฐ์ใหม่ๆเพื่อยกระดับความสามารถในการแข่งขันให้กับภาคการผลิตและบริการของประเทศ

ปี พ.ศ. 2552 กระทรวงศึกษาธิการได้ประกาศเปลี่ยนชื่อวิทยาลัยการอาชีพพานทองเป็น วิทยาลัยอาชีวศึกษาเทคโนโลยีฐานวิทยาศาสตร์ (ชลบุรี) เมื่อวันที่ 21พฤษภาคม 2552 เพื่อรองรับการขยายผลของนักเรียนโรงเรียนเทคโนโลยีฐานวิทยาศาสตร์ โดยใช้รูปแบบของห้องเรียนพิเศษในสถานศึกษาที่มีอยู่เดิม (school in school)