กระทรวงศึกษาธิการได้จัดตั้งโรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย สตูล ขึ้นเมื่อวันที่ 20 พฤษภาคม 2537 ซึ่งเป็นโรงเรียนหนึ่งในจำนวน 12 โรง ที่จัดตั้งขึ้นเนื่องในวโรกาสที่สมเด็จพระเจ้าน้องนางเธอ เจ้าฟ้าจุฬาภรณวลัยลักษณ์ฯ กรมพระศรีสวางควัฒน วรขัตติยราชนารี เจริญพระชนมายุครบ 3 รอบ ในวันที่ 4 กรกฎาคม 2536 ด้วยสำนึกในพระมหากรุณาธิคุณที่ทรงมีต่องานด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อม รวมทั้งพัฒนาคุณภาพชีวิตประชากรของประเทศ ประกอบกับภาวะที่ประเทศชาติต้องการบุคลากรที่มีความรู้ความสามารถด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมไปช่วยพัฒนาในโครงการต่าง ๆ ของรัฐ กระทรวงศึกษาธิการจึงได้จัดตั้งโรงเรียนเพื่อเฉลิมพระเกียรติพระองค์ท่าน โดยมีเป้าหมายในการก่อตั้งโรงเรียนเขตการศึกษาละ 1 โรง รวมทั้งหมด12 โรง เพื่อปลูกฝังและส่งเสริมพร้อมทั้งให้โอกาสแก่เยาชนที่มีความสนใจ มีความสามารถทางด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อม ได้ฝึกฝนด้านนี้เป็นพิเศษตั้งแต่เยาว์วัย โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย สตูล เป็นโรงเรียนสหศึกษา เปิดรับนักเรียนประจำทั้งระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนต้นและชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย ตั้งปีการศึกษา 2538 โดยในระยะแรกกำหนดให้เรียนที่ วิทยาลัยเกษตรกรรมสตูล อำเภอควนกาหลง จังหวัดสตูล เนื่องจากอาคารยังไม่แล้วเสร็จ และในวันที่ 4 ธันวาคม 2538 ได้ย้ายมาเรียนในสถานที่ปัจจุบัน