เดิมโรงเรียนตั้งอยู่ที่ ถนนนครในมีพระยาสุขุมนัยวินิตสมัยดำรงตำแหน่ง สมุหเทศาภิบาล (เจ้าพระยายมราช ปั้น สุขุม ) เป็นผู้จัดตั้งและเปิดสอนครั้งแรกเมื่อวันที่ 1 มิถุนายน 2448 ในปี พ.ศ. 2464 พระยาสุริยานุวงศ์ประวัติพระยาวิฑูรดรุณกร ได้จัดการสร้างอาคารเรียนในที่ดินวัดแจ้งเป็นอาคารไม้ชั้นเดียวในปีนั้นสมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอเจ้าฟ้ายุคลฑิฆัมพร กรมขุนลพบุรีราเมศร์ ทรงดำรงตำแหน่งอุปราชมณฑลปักษ์ใต้ ได้กราบบังคม ทูลเชิญเสด็จ สมเด็จพระศรีสวรินทรา บรมราชเทวี พระมาตุจฉาเจ้าทรงเปิดโรงเรียนและขอพระราชทานนามโรงเรียนว่า"วรนารีเฉลิม"พร้อมพระราชทาน ตราประจำพระองค์ "กรอบวงพักตร์" เป็นตราประจำโรงเรียน และทรงปลูกต้นพิกุลเป็นที่ระลึก

ต่อมาปี พ.ศ. 2482 พลเรือตรีหลวงสินธุสงครามชัย รัฐมนตรีว่าการ กระ ทรวงศึกษาได้มาตรวจราชการจังหวัดสงขลาเห็นความเจริญก้าวหน้า และสถานที่เดิมคับแคบ ควรหาสถานที่ก่อสร้างโรงเรียนใหม่ ทางจังหวัดมีพระยารามราชภักดีเป็นข้าหลวงประจำจังหวัดและขุนศิลปกรรมพิเศษ (แปลก ศิลปกรรม) เป็นกรรมาธิการจังหวัด เลือกที่ถนนปละท่า สร้างอาคารเรียนตึก 2 ชั้น ในสมัย ม.ล.ประชุมพร ไกรฤกษ์ เป็นอาจารย์ใหญ่ โรงเรียนได้พัฒนามาตามลำดับจนถึง พ.ศ. 2511 นางอาภรณ์ สาครินทร์ เป็นอาจารย์ใหญ่ น.ส.รัตน์ ประธานราษฎร์นิกรได้บริจาคเงิน 300,000 บาท เป็นทุนก่อสร้างอาคารเรียนและโรงเรียนได้ของบประมาณปี 2512 ,2514 มาสร้างเต็มรูปคืออาคาร 3 (อาคารรัตน์ ประธานราษฎร์นิกร) และ ในปี 2514 ได้รับมอบที่ดินแปลงที่ 2 โดยอนุญาตของกระทรวงการคลัง ใน พ.ศ. 2519โรงเรียนสร้างอาคารเรียน สนามกีฬา บ้านพักครู นักการ ภารโรงและใช้ที่ดินแป ลงที่ 2 เป็นศูนย์การเรียนการสอนวิชาเกษตรกรรมของโรงเรียน ต่อมาได้รับ งบประมาณสร้างอาคาร เรียน 1 และอาคารอเนกประสงค์ 6 ชั้น โรงเรียนวรานารีเฉลิม ได้รับการคัดเลือกให้เป็นโรงเรียนดีเด่นรับรางวัลพระราชทานในฐานะโรงเรียนมัธยมศึกษาขนาดใหญ่ ที่มีการบริหารดีเด่นของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว โดยทรง โปรดเกล้าโปรดกระหม่อม ให้สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาสยามบรมราชกุมารี เป็นผู้พระราชทานรางวัล ในปี พ.ศ. 2523 และปี พ.ศ. 2537 ในปี พ.ศ. 2529 สมเด็จพระเจ้าพี่นางเธอเจ้าฟ้ากัลยาณิวัฒนา ทรงรับเป็นองค์อุปภัมถ์ของโรงเรียนและโรงเรียนได้รับโล่ รางวัล ในฐานะโรงเรียนมัธยมศึกษา ที่มีการส่งเสริมวินัยดีเด่นของจังหวัดสงขลา ในปี พ.ศ. 2542 ได้รับคัดเลือกเป็นโรงเรียนมัธยมศึกษาคุณภาพดีเด่นระดับเขตการศึกษา 3 ในวันที่ 16 ธันวาคม 2529 สมเด็จพระเจ้าพี่นางเธอเจ้าฟ้ากัลยาณิวัฒนา ทรงพระราชกรุณาฯ รับโรงเรียนวรนารีเฉลิมไว้ในพระอุปถัมภ์ ยังความชื่นชมยินดีให้แก่ชาววรนารีเฉลิม หาที่เปรียบมิได้ สิ่งเหล่านี้เป็นความภาคภูมิใจของชาววรนารีเฉลิมเป็นอย่างยิ่ง คณาจารย์วรนารีเฉลิมทุกคนได้ตั้งปณิธานที่จะดำเนินให้ทุกอย่างดีที่สุด ทั้งในด้านการเรียนการสอน การอบรมจริยธรรมแก่นักเรียน การให้บริการแก่ชุมชน เพื่อรักษาเกียรติยศอันสูงสุดไว้คงอยู่คู่กับชื่อพระราชทาน"วรนารีเฉลิม" ตลอดไป คำกราบบังคมทูล ของ สมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอ เจ้าฟ้ากรมขุนพลลพบุรีราเมศร์ "ข้าพระพุทธเจ้าขอพระราชทานนามกราบบังคมทูล ในนามกรมการมณฑลและจังหวัดว่า บัดนี้ข้าพระพุทธเจ้าทั้งหลาย ชื่นชมยินดีที่ใต้ฝ่าพระบาทเสด็จมาเยี่ยมจังหวัดสงขลาและพระราชทานโอกาสให้ข้าพระพุทธเจ้าทั้งปวงเชิญเสด็จเปิด โรงเรียนที่เป็นที่ศึกษาของกุลสตรีในแขวงนี้โรงเรียนสตรีในจังหวัดสงขลานี้ได้เคยมีมาแล้วหลายครั้งหลายครา เมื่อครั้นเจ้าพระยาราชดำรงตำแหน่งสมุหเทศภิบาลท่านเริ่มจัดขึ้นด้วยความสามารถแล้วผู้ซึ่งสืบต่อ ๆมาก็ได้กระทำต่อการ ที่ได้กระทำไปแล้วนี้ด้วยเจตนาหากกุศลดี ในที่ซึ่งกุลสตรีจะได้รับการเล่าเรีนแต่บังเอิญมีเหตุจำเป็นที่จะให้โรงเรียนนี้ไม่จำเริญเสมอโรงเรียนอื่นบางโรงเรียนได้ เพราะเหตุใดเพราะเหตุว่าชาวสงขลาเป็นชาวนอกมิได้รู้ประโยชน์แห่งการศึกษา อย่างชาวกรุงเทพฯ ยังมีผู้พยายามตั้งขึ้นอีกด้วยทุนทรัพย์ของตนดีบ้างเลวบ้าง โดยสำนึกของตนว่าจะสอนเด็กผู้หญิงให้รู้หนังสือเท่านั้น มิได้คิดการอื่นของผู้หญิง ครั้นต่อมาถึง พ.ศ. 2455 รัฐบาลได้ให้เงินเดือนครูเพื่อช่วยเหลือแต่ครูอยู่บ้าง ไม่อยู่บ้าง โรงเรียนกลายเป็นล้มลุกอีก แล้วต่อมาก็ได้มีผู้พยายามบำรุงไว้ การเป็นไปเพียงเท่านั้น ก็เมื่อเป็นดังนั้น ความ สำเร็จแห่งประโยชน์ของการศึกษาของผู้หญิงจะเป็นไปได้อย่างไร เพราะยังอาศัยบุคคลต่อบุคคลสถานที่ไม่มีความแน่นอนความแน่นอนนี้ ข้าพระพุทธเจ้าทั้งปวงจึงได้ออกเงินเรี่ยไรสร้างโรงเรียน ขึ้นไว้ในที่ซึ่งเป็นสมบัติของโรงเรียนด้วยทุนทรัพย์ของผู้ที่ออกเงินกับทั้งด้วยบำรุงของรัฐบาลช่วยด้วยเพื่อให้นักเรียนหญิงได้เรียนการงานของตน นอกเหนือจาก เพียงรู้หนังสือเท่านั้นตลอดจนการระงับทุกข์ด้วยความพยายามช่วยเหลือแพทย์เป็นที่สุด ให้แก่ผู้รับราชการสนองพระเดช พระคุณ อยู่หัวแห่งประเทศ ข้าพระพุทธเจ้าขอพระราชทานกราบบังคมทูลจำนวนนักเรียน โดยย่อเพื่อแสดงว่าการศึกษาของ ผู้หญิงในท้องถิ่นนี้ได้จำเริญขึ้นเพียงใด ใน พ.ศ. 2459 นักเรียนมีเพียง 30 คน เป็นบุตรีข้าราชการ 18 คน เป็นคนพื้นเมือง 12 คน ต่อมาถึง พ.ศ. 2464 มีจำนวนนักเรียน 114 คน เป็นบุตรีข้าราชการ 28 คน เป็นบุตรีคนพื้นเมือง 86 คน ใต้ฝ่าละออง พระบาท ทรงคงทราบว่า ข้าราชการเป็นครมาจาก กรุงเทพฯ โดยมากได้รับคำชี้แจงในเรื่องเรียนหนังสือและการอื่น ๆ แน่ คนพื้นเมือง ยังไม่ได้รับ เมื่อหักจำนวน 12 คน กับ86 คนแล้ว คงจะเห็นได้ว่า ความจำเริญของการศึกษาคนพื้นเมืองเป็นอย่างไร หัวใจจริงของการศึกษาทั้งปวงทั้งหญิงชายก็จะได้ความจำเริญแก่บุคคลในท้องที่ เป็นใหญ่การก่อสร้างโรงเรียนก็เพื่อจะให้เป็น โรงเรียนตัวอย่างอย่างเช่นโรงเรียนผู้ชายที่เป็นไปแล้วการที่ซึ่งได้ทำที่นี้ได้สำเร็จก็เพราะความอุตสาหะ ของผู้ว่าราชการ จังหวัดและ ศึกษาธิการเป็นต้น และผู้บริจาคทรัพย์ได้สร้างเรือนหลังนี้เป็นประเดิมไว้ก่อนจะให้เป็นหลักฐานต่อไปมิให้ ล้มลุกเหมือนแต่ก่อนเพราะฉะนั้น ณ บัดนี้ข้าพระพุทธเจ้าทั้งปวงขอพระราชทานให้ใต้ฝ่าละออกธุลีพระบาท พระราชทานนามแก่โรงเรียนเพื่อเป็นมงคลและระลึกถึงพระองค์ใต้ฝ่าละอองพระบาทและขอพระราชทานทรงเป็นประธาน ในการฉลอง โรงเรียนนี้ ขอพระราชทานพรให้ความจำเริญ จงมีแต่เด็กผู้หญิง ซึ่งจะเรียนในโรงเรียนนี้ทั้งในเวลานี้และ ภายหน้าให้มี ความจำเริญทุกเมื่อ.............ควรมิควรแล้วแต่จะทรงกรุณาโปรดเกล้า"
พระราชดำรัสตอบ ของ สมเด็จพระมาตุจฉา พระบรมราชเทวี "สมเด็จพระอุปราชฯ ทรงบรรยายการโรงเรียนมาเป็นลำดับ ฉันมีความโสมนัสอนุโมทนาในทานบริจาค ซึ่งสมเด็จพระอุปราชฯ ได้ทรงสอด ส่อง เห็นการไกลชักชวนบรรดาข้าราชการและพ่อค้าประชาชนร่วมสามัคคีช่วยเหลือเกื้อหนุนออกทรัพย์สร้าง โรงเรียน สตรีขึ้น โรงเรียนสตรีนี้เป็นสิ่งสำคัญเพราะสตรีเป็นบุพการีของกุลบุตร กุลสตรี เพื่ออบรมสติปัญญาความสามารถ ที่จะได้เล่าเรียน ในภายหน้า วิชานี้พระบาลีท่านยกย่องว่าดีกว่ามีทรัพย์ ส่วนมีทรัพย์อาจมีโจรภัยมาแย่งชิงไปได้ ถ้ามี วิชาแล้วโจรจะมาทำลาย แย่งชิงไม่ได้ ถึงโบราณได้กล่าวว่า รู้อะไรไม่สู้รู้วิชารู้รักษาตัวรอดเป็นยอดดี อนึ่ง เธอมีความ ประสงค์ให้ฉันมาเปิดโรงเรียนและขอตั้ง นามด้วย ฉันขอให้นามโรงเรียนว่า "วรนารีเฉลิม" ขอให้มีความเจริญมั่นคง ไปชั่วกาลนาน ทั้งบรรดากุลสตรีที่มาเล่าเรียน จงอย่าเรียนแต่หนังสือให้เรียนทั้งการเย็บปักถักร้อยและการบ้ารเรือนตลอดจนการสุขวิทยาเพื่อครอบครัวและผู้อื่นด้วยขอให้มีเชาว์ไว สมประสงค์ท่านทั้งหลาย ซึ่งได้พร้อมใจกันสร้าง ขึ้นด้วยความสามัคคีธรรม สมด้วยพุทธภาษิตย่อมสรรเสริญว่า ความสามัคคีมีในหมู่คณะใดก็มีแต่กาลไพบูลย์ พูนสุข สำราญ ในหมู่คณะนั้น ฉันขอถวายพระพรชัยมงคลแด่สมเด็จอุปราชฯ และอวยพรแด่ข้าราชการ พ่อค้า ประชาชน ซึ่ง พร้อมใจกันบำเพ็ญกุศลถาวรวัตถุทานจงเกษมสำราญปราศจากสรรพโรคาพาฑอุปัทอันตราย สิ่งใดที่ประสงค์ จำนง หมาย ขอให้เป็นผลสำเร็จแก่ท่านทั้งหลายทั่วกันเทอญ"