เดิมโรงเรียนกัลยาณีศรีธรรมราชแห่งนี้เป็นโรงเรียนหญิงล้วนซึ่งอยู่คู่กับโรงเรียนเบญจมราชูทิศ นครศรีธรรมราช (ซึ่งเป็นโรงเรียนชายล้วน) เป็นเวลามาช้านาน ประจำ มณฑลนครศรีธรรมราช หลังจากนั้นได้ปรับเปลี่ยนเป็นโรงเรียนสหศึกษา

จากอดีตถึงปัจจุบัน ตั้งแต่ พ.ศ. 2461 ถึงปัจจุบัน โรงเรียนกัลยาณีศรีธรรมราช ยืนหยัดอยู่คู่กับจังหวัดนครศรีธรรมราช เป็นเวลายาวนานกว่า 100 ปี เป็นเวลาแห่งความองอาจ สง่างาม และการบำเพ็ญกรณีย์ที่ก่อให้เกิดประโยชน์อันยิ่งใหญ่ต่อการสร้างสรรค์ และพัฒนาประเทศชาติ

หากจะแบ่งช่วงของประวัติศาสตร์และความเจริญก้าวหน้าของโรงเรียนกัลยาณีศรีธรรมราช สามารถแบ่งได้เป็น 3 ยุคคือ

ยุคบุกเบิก

ก่อนจะมาเป็นโรงเรียนสตรีประจำจังหวัดนครศรีธรรมราช และ โรงเรียนกัลยาณีศรีธรรมราช ในปัจจุบันโรงเรียนได้เริ่มก่อตั้ง และมีวิวัฒนาการมาตามลำดับดังนี้

พ.ศ. 2461 แผนกสตรีของโรงเรียนประจำจังหวัดนครศรีธรรมราช ได้เปิดสอนอยู่ที่วัดท่ามอญ (วัดศรีทวี) ตำบลท่าวัง อำเภอเมือง จังหวัดนครศรีธรรมราช โดยมีพระครูศรีสุธรรมรัต (ห้องกิ้ม วุฑฺฒิงกโร) เจ้าอธิการวัดเป็นผู้อุปการะหรือเรียกอีกนัยหนึ่งว่าเป็นผู้ก่อตั้งโรงเรียน เปิดสอนตั้งแต่ชั้นมูลชั้นประถมปีที่1 ถึง ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ดังที่ปรากฏข้อมูลในประวัติวัดศรีทวีว่า"พระครูศรีสุธรรมรัต หรือ พระครูเหมเจติยานุรักษ์ (ห้องกิ้ม วุฑฺฒึงกโร) ในสมัยของท่านนี้ ท่านได้พัฒนาสร้างความเจริญให้กับวัดท่ามอญ เช่น อุโบสถ กุฎีที่พักสงฆ์ และที่สำคัญได้สร้างโรงเรียนวัดท่ามอญเพื่อให้เด็กผู้หญิงได้ศึกษาเล่าเรียนเช่นเดียวกับเด็กผู้ชาย ซึ่งเด็กผู้ชายได้เรียนที่วัดท่าโพธิ์ และโรงเรียนวัดท่ามอญในครั้งนั้นเป็นที่มาของโรงเรียนกัลยาณีศรีธรรมราชในปัจจุบันนี้ โรงเรียนวัดท่าโพธิ์ในครั้งนั้นเป็นที่มาขอโรงเรียนเบญจมราชูทิศในปัจจุบันนี้ "

พ.ศ. 2468 เริ่มเปิดสอนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 และได้ขยายถึงชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ในปีต่อๆมา ในระดับนี้รับเฉพาะนักเรียนหญิง

พ.ศ. 2473 มีใบบอก (หนังสือราชการ) ที่219/1550 ลงวันที่ 15 พฤษภาคม 2473 จากรองอำมาตย์เอกขุนดำรงเทวฤทธิ์ (เรือง โรจนหัสดิน) ถึงมหาอำมาตย์ตรีพระยาศรีธรรมราช ชาติเดโชชัย มไหศุริยาธิบดี พิริยพาหะ (ทองคำ กาญจนโชติ) สมุหเทศภิบาลสำเร็จราชการมณฑลนครศรีธรรมราช เรื่องการแยกโรงเรียนรัฐบาลประจำจังหวัดออกเป็น 3 โรงเรียน และมีครูใหญ่ 3 คน สาระสำคัญของใบบอกนี้มีว่า โรงเรียนรัฐบาลประจำจังหวัดนครศรีธรรมราชตามทำเนียบในขณะนั้น มีอยู่ 3 แผนก คือ แผนกชาย แผนกสตรี และแผนกช่างถม แต่มีครูใหญ่เพียงคนเดียว ทำให้การควบคุมดูแลไม่ทั่วถึง มีความบกพร่องเกิดขึ้นในทางราชการ ดังนั้น จึงขอเสนอเพื่อแยกโรงเรียนรัฐบาลประจำจังหวัดออกเป็น 3 โรงเรียนคือ

1. โรงเรียนรัฐบาลประจำจังหวัดนครศรีธรรมราช (เบญจมราชูทิศ) ให้รองอำมาตย์ตรีมี จันทร์เมือง เป็นครูใหญ่

2. โรงเรียนสตรีประจำจังหวัดนครศรีธรรมราช ให้นายคลิ้ง ขุนทรานนท์ เป็นครูใหญ่

3. โรงเรียนประถมวิสามัญประจำจังหวัดนครศรีธรรมราชให้นายกลั่น จันทรังษี เป็นครูใหญ่

ในวันที่ 29 พฤษภาคม 2473 คำเสนอขอแยกโรงเรียนนี้ ได้รับอนุมัติจากอำมาตย์โทพระยาวิฑูรย์ดรุณกร (วารี ชิตวารี) ธรรมการมณฑลนครศรีธรรมราช เมื่อวันที่ 29 พฤษภาคม 2473 (ตามตราสิงห์ยืนแท่นที่ 64/382 ลงวันที่ 29 พฤษภาคม 2473) ส่งผลให้แผนกสตรีของโรงเรียนประจำจังหวัดนครศรีธรรมราช ได้แยกเป็น “โรงเรียนสตรีประจำจังหวัดนครศรีธรรมราช” นับแต่นั้นมา โดยมีนายคลิ้ง ขุนทรานนท์ เป็นครูใหญ่

พ.ศ. 2478 โรงเรียนได้แยกชั้นเรียน คือชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6ให้ย้ายมาเรียนยังเลขที่ 660 ถนนราชดำเนิน ตำบลคลัง อำเภอเมือง ตรงข้ามสนามหน้าเมือง ใกล้กับบริเวณจวนผู้ว่าราชการจังหวัด ซึ่งเป็นที่ตั้งของโรงเรียนในปัจจุบัน โดยใช้เรือนไม้ 3 หลังเรียกว่า "พลับพลา" เป็นสถานที่เรียน (พลับพลานี้คือ ที่พักของผู้ตามเสด็จพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว เมื่อคราวเสด็จประพาสหัวเมืองปักษ์ใต

ยุคก่อร่างสร้างตัว

พ.ศ. 2480 เริ่มก่อสร้างอาคารเรียนหลังแรก พระยาสุราษฎร์ธานีศรีเกษตรนิคม (เต่า ศตะกุรมะ) ข้าหลวงประจำจังหวัด พร้อมด้วย ขุนบูรณวาท (พร้อย ณ นคร) ธรรมการจังหวัด และหลวงอถรรปกรณ์โกศล อัยการจังหวัด ได้ขอความอนุเคราะห์จากคหบดีเจ้าของเหมืองแร่ที่อำเภอร่อนพิบูลย์ ชื่อนายอึ่งค่ายท่าย แซ่อึ่ง บริจาคเงินเพื่อสร้างอาคารเรียนให้โรงเรียนสตรีประจำจังหวัด ซึ่งท่านได้บริจาคเป็นจำนวน 30,000 บาท สมทบกับเงินงบประมาณของกระทรวงธรรมการ 12,000 บาท รวมค่าก่อสร้าง 42,000 บาท การก่อสร้างแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2482 อาคารเรียนหลังนี้ชื่อว่า "อาคารอึ่งค่ายท่าย" เป็นอาคารเรียนหลังแรกของโรงเรียนที่ภูมิฐานสง่างาม มาตราบจนปัจจุบัน

พ.ศ. 2490 โรงเรียนได้ขยายชั้นเรียนเปิดรับนักเรียนชั้นเตรียมอักษรศาสตร์ ปีที่ 1 และ ปีที่ 2 ในปีถัดมา สมัยนั้น เรียกว่า ม.7 และ ม.8

พ.ศ. 2495 กระทรวงศึกษาธิการได้อนุมัติให้เปลี่ยนชื่อจาก“โรงเรียนสตรีประจำจังหวัดนครศรีธรรมราช” เป็น “โรงเรียนกัลยาณีศรีธรรมราช” เปิดสอนตั้งแต่ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1-8

พ.ศ. 2503 ได้สร้างอาคารเรียนหลังที่ 2พ.ศ. 2505 เริ่มรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 (ม.ศ.1) ตามหลักสูตรพุทธศักราช 2503

ยุคก้าวไกล

พ.ศ. 2511 ได้รับพิจารณาให้เป็นโรงเรียนในโครงการปรับปรุงโรงเรียนมัธยมในชนบท (คมช.)

พ.ศ. 2519 รับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 (ม.1) รับแบบ สหศึกษา และได้ที่ดินอันเป็นที่ตั้งของ โรงเรียนเบญจมราชูทิศ นครศรีธรรมราชเดิม เป็นส่วนหนึ่งของโรงเรียน จึงแยกออกเป็น 2 บริเวณ เรียกว่า กณ.1 และ กณ.2

หลังจากนั้นโรงเรียนก็ได้รับงบประมาณปรับปรุง สร้างอาคารเรียนหลายอาคารเพิ่มขึ้น