โรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม ก่อตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 10 มีนาคม พ.ศ. 2505 ในสมัยที่มหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม ยังเป็นวิทยาลัยครูพิบูลสงครามอยู่ โดยได้รับงบประมาณสนับนุนจากองค์การบริหารวิเทศกิจแห่งสหรัฐ (United States Operation Mission: USOM) จำนวน 265,000 บาท และเปิดทำการเรียนการสอนครั้งแรกในภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2505 นั้น โดยใช้ชื่อโรงเรียนว่า "โรงเรียนสาธิตวิทยาลัยครูพิบูลสงคราม" มีสถานที่ตั้งอยู่ในมหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม ส่วนวังจันทน์[1]

ต่อมาเมื่อวันที่ 25 มกราคม พ.ศ. 2538 วิทยาลัยครูพิบูลสงคราม ได้เปลี่ยนเป็นสถาบันราชภัฏพิบูลสงคราม ตามพระราชบัญญัติสถาบันราชภัฏ พ.ศ. 2538[2] โรงเรียนสาธิตวิทยาลัยครูพิบูลสงคราม จึงได้เปลี่ยนชื่อเป็น โรงเรียนสาธิตสถาบันราชภัฏพิบูลสงคราม และในปี พ.ศ. 2524 สถาบันราชภัฏพิบูลสงคราม ได้ทำการรื้อถอนอาคารด้านทิศเหนือและโรงอาหารออกเพื่อจัดสร้างหอสมุด จึงได้ย้ายโรงเรียนไปที่อาคาร 1 ในปีการศึกษา 2525 แต่เมื่อวันที่ 9 เมษายน พ.ศ. 2525 อาคาร 1 ได้ถูกเครื่องบินโอวี-10 ของกองทัพอากาศ พุ่งชนทำความเสียหายให้กับอาคารเรียนทั้งหมด ในเวลา 14.20 น. กองทัพอากาศจึงได้ชดเชยค่าเสียหาย จำนวน 7,200,00 บาท เพื่อก่อสร้างอาคารเรียนให้ใหม่ และให้ชื่ออาคารเรียนหลังใหม่ว่า "อาคารอนุสรณ์" เพื่อเป็นเกียรติแก่นักบินที่เสียชีวิต คือ เรืออากาศโทอนุสรณ์ ถนอมกุลบุตร[1]

และในวันที่ 10 มิถุนายน พ.ศ. 2547 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ภูมิพลอดุลยเดช ทรงพระกรุณาโปรดเกล้า ฯ ลงพระปรมาภิไทยในพระราชบัญญัติมหาวิทยาลัยราชภัฏ พ.ศ. 2547 และประกาศใช้ในราชกิจจานุเบกษา เมื่อ;วันที่ 14 มิถุนายน พ.ศ. 2547 ส่งผลให้สถาบันราชภัฏพิบูลสงคราม เปลี่ยนสถานะเป็นมหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม ตั้งแต่วันที่ 15 มิถุนายน พ.ศ. 2547 โรงเรียนสาธิตสถาบันราชภัฏพิบูลสงคราม จึงเปลี่ยนชื่อเป็นโรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม[3]

ต่อมาใน พ.ศ. 2551 มหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม ได้จัดสรรงบประมาณเพื่อก่อสร้างโรงเรียนสาธิตแห่งใหม่ขึ้นบริเวณ ถนนสนามบิน ตำบลในเมือง อำเภอเมืองพิษณุโลก และทำการย้ายโรงเรียนมาตั้งในสถานที่ใหม่ในปีการศึกษา 2552[1]