โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก เป็นโรงเรียนมัธยมศึกษาประจำเขตการศึกษา 7 สังกัดกรมสามัญศึกษา กระทรวงศึกษาการ ก่อตั้งขึ้นเมื่อปีการศึกษา 2538 เนื่องในวโรกาสที่ สมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้าจุฬาภรณวลักษณ์ อัครราชกุมารี ทรงเจริญพระชนมายุครบ 36 พรรษา เพื่อเฉลิมพระเกียรติที่มีพระมหากรุณาธิคุณต่องานด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อม การจัดการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม เพื่อสนองพระราชประสงค์ของพระองค์ ที่ทรงมุ่งมั่นส่งเสริมคุณถาพชีวิตของประชาราษฎร์ กรมสามัญศึกษา จึงได้ประกาศ จัดตั้งโรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ทั้งหมด 12 โรง ประจำเขตการศึกษาต่างๆ ทั่วทุกภาคของประเทศ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก ได้ประกาศจัดตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 3 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2538 และกรมสามัญศึกษาได้แต่งตั้งให้ นายสมพร ขุนพิลึก อาจารย์ใหญ่โรงเรียนประชาสงเคราะห์วิทยา รักษาการในตำแหน่งครูใหญ่

ปีการศึกษา 2538 กรมสามัญศึกษา ประกาศจัดตังโรงเรียน และ แต่งตั้งผู้บริหารโรงเรียน ต่อมาเมื่อวันที่ 17 มกราคม พ.ศ. 2539 สมเด็จพระเจ้าลูกเธอเจ้าฟ้า จุฬาภรณวลัยลักษณ์ อัครราชกุมารี ทรงพระสุหร่าย เจิมแผ่นศิลาฤกษ์ประทานให้แก่โรงเรียน และได้อัญเชิญมาประกอบพิธีวางศิลาฤกษ์ ณ มณฑลสถานที่ก่อสร้างโรงเรียนที่ ตำบลมะขามสูง อำเภอเมืองพิษณุโลก จังหวัดพิษณุโลก ในวันที่ 19 มกราคม พ.ศ. 2539

ปีการศึกษา 2539 โรงเรียนได้เปิดรับนักเรียนรุ่นแรกเข้าศึกษาต่อในระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 และชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 จำนวนทั้งสิ้น 140 คน เป็นนักเรียนไป-กลับทั้งหมด ใช้สถานที่ชั่วคราว ณ ชั้น 3 สำนักงานการประถมศึกษา อำเมือง จังหวัดพิษณุโลก เป็นสถานที่ตั้งโรงเรียน เนื่องจากสถานที่ตั้ง ณ ตำบลมะขามสูง อยู่ในระหว่างการก่อสร้างในเนื้อที่ 83 ไร่ 1 งาน

ปีการศึกษา 2540 รับนักเรียนในระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 และ 4 จำนวนทั้งสิ้น 184 คน ซึ่งรวมกับนักเรียนที่มีอยู่เดิมจากปีการศึกษา 2539 มีจำนวนทั้งสิ้น 324 คน ซึ่งเป็นนักเรียนประจำทั้งหมด โดยย้ายสถานที่เข้ามาอยู่ที่โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก ตำบลมะขามสูง อำเภอเมือง จังหวัดพิษณุโลก ที่มีอาคารสร้างแล้วเสร็จจำนวน 6 อาคาร ประกอบด้วยอาคารเรียนวิทยาศาสตร์ อาคารหอประชุม อาคารหอนอน 3 ชั้น และ อาคารโรงฝึกงาน 3 หลังขณะเดียวกันก็มีการก่อสร้าง อาคารเพิ่มเติมด้วยเงินงบประมาณปี 2540-2541 และกรมสามัญศึกษาได้มีคำสั่งแต่งตั้ง นายสมพร ขุนพิลึก เป็นอาจารย์ใหญ่โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก

ปีการศึกษา 2544 โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก มีนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ถึงมัธยมศึกษาปีที่ 6 จำนวนทั้งสิ้น 692 คน ครูประจำการจำนวน 45 คน และนักการภารโรงอีก 1 คนผลสัมฤทธิ์จากการจัดการศึกษาตั้งแต่ปีแรกที่เปิดรับนักเรียน จนถึงปัจจุบันอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานเป็นที่ไว้วางใจของผู้ปกครองนักเรียน ทำให้โรงเรียนได้จำนวนนักเรียนตามเป้าหมายทุกปีการศึกษา และนักเรียนที่สำเร็จการศึกษาออกไปในแต่ละปี สามารถสอบคัดเลือกเข้าเรียนต่อในสถาบันอุดมศึกษาของรัฐและเอกชน ได้ครบทุกคน

ปัจจุบัน โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก มีจำนวนนักเรียนประมาณ 720 คน บุคลากร 105 คนโดยมีนายศักดา สินมา เป็นผู้อำนวยการสถานศึกษา