โรงเรียนระยองวิทยาคมเกิดจากการรวมโรงเรียนเก่าสองโรงเรียนเข้าด้วยกัน ได้แก่ โรงเรียนระยองมิตรอุปถัมภ์ (ก่อตั้งเมื่อ พ.ศ. ๒๔๔๒) และโรงเรียนสตรีระยองบุญศิริบำเพ็ญ (ก่อตั้งเมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2463)

โรงเรียนระยองวิทยาคมก่อตั้งเมื่อวันที่ 5 สิงหาคม พ.ศ. 2514 เนื่องจากกระทรวงศึกษาธิการได้พิจารณาเห็นสมควรที่จะปรับปรุงการศึกษาระดับมัธยมศึกษาให้เหมาะสม สะดวกในการจัดสรรอัตราครูและงบประมาณ เพื่อการบริหารงานของโรงเรียนให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น จึงได้ประกาศรวมโรงเรียนทั้งสองโรงเรียนดังกล่าวเข้าด้วยกันบนเนื้อที่เดิมของโรงเรียนระยองมิตรอุปถัมภ์ โดยมีนายกนก จันขจร เป็นอาจารย์ใหญ่คนแรก ส่วนโรงเรียนสตรีระยองบุญศิริบำเพ็ญ ปัจจุบันเป็นที่ตั้งของโรงเรียนอนุบาลระยอง

โรงเรียนระยองวิทยาคมเป็นโรงเรียนแบบสหศึกษา โดยจัดการเรียนการสอนสองระดับ ได้แก่ ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น และระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย

เมื่อปีการศึกษา 2517 กรมสามัญศึกษาได้พิจารณาคัดเลือกให้โรงเรียนระยองวิทยาคม เป็นโรงเรียนอยู่ในโครงการพัฒนาโรงเรียนมัธยมศึกษาในส่วนภูมิภาค (ค.ม.ภ.) รุ่นที่ 1 และเริ่มใช้หลักสูตร ค.ม.ส. ตั้งแต่ปีการศึกษา 2517 เป็นต้นมา

ปัจจุบันโรงเรียนระยองวิทยาคม มีเนื้อที่ประมาณ 48 ไร่ 1 งานเศษ บริเวณทั่วไปได้รับการตกแต่งสวยงามร่มรื่น มีอาคารเรียนถาวรหก หลัง โรงฝึกงานหกหลัง โรงยิม 1 หลัง หอประชุมเอนกประสงค์ หลัง อาคารกิจกรรมห้องเรียนสีเขียว 1 หลัง บ้านพักครูเดี่ยว 11 หลัง บ้านพักครู 8 หน่วย 1 หลัง ส้วมนักเรียน 4 หลัง บ้านพักนักการภารโรง 5 หลัง นอกจากนี้บริเวณโรงเรียน ยังประกอบด้วย สวนพุทธศาสน์ สวนวรรณคดี สวนกาญจนาภิเษก ศูนย์สุขภาพ สนามฟุตบอล สระว่ายน้ำ ศาลาไทย อาคารประชาสัมพันธ์ หอพระพุทธรูป ศาลา 100 ปีระยองวิทย์ อาคารเอนกประสงค์ 4 ชั้น พร้อมโรงอาหาร เรียกว่าอาคาร 109 ปีระยองวิทย์ และมีการสร้างหอประชุมหลังใหม่ขึ้นในปี พ.ศ. 2559 ชื่อว่า หอประชุมกระถินณรงค์