ปี พ.ศ. 2496 โรงเรียนสาธิต มศว. ปทุมวัน ได้ก่อตั้งขึ้นตามดำริของ ฯพณฯ ศาสตราจารย์หม่อมหลวงปิ่น มาลากุล รัฐมนตรีว่าการกระทรวงศึกษาธิการ ในขณะนั้น พลเอกมังกร พรหมโยธี และ ศาสตราจารย์ คุณหญิงอุบล หุวะนันทน์ โดยเริ่มวางโครงการดำเนินการจัดการเรียนการสอน กำหนดตั้งเป็นหน่วยสาธิตในแผนกฝึกหัดครูมัธยมของโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา เพื่อเป็นที่ฝึกงานของนิสิตกับครูที่ต้องบรรจุฝึกงานก่อนไปสอนที่โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา พร้อม สังกัดกองเตรียมอุดมศึกษา กรมวิสามัญศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ , วิทยาลัยวิชาการศึกษา กับ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งนับเป็นโรงเรียนแห่งแรกที่เรียกชื่อว่า โรงเรียนสาธิต

ปีการศึกษา 2497 เปิดรับนักเรียนเป็นปีการศึกษาแรกในระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 (ป.5 ในปัจจุบัน) และชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 (ม.2 ในปัจจุบัน) ชั้นละ 2 ห้องเรียน โดยใช้เรือนไม้ชั้นเดียวที่อยู่ในบริเวณเดียวกับโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ด้านถนนสนามม้า (ถนนอังรีดูนังต์ ในปัจจุบัน) เป็นสถานที่เรียนชั่วคราว ในขณะที่กำลังก่อสร้างอาคาร 1 สาธิตปทุมวัน ยังไม่เสร็จ การแต่งกายของนักเรียน ในยุคแรกใช้ชุดนักเรียนปักอักษรย่อ ต.อ. และใช้เครื่องหมายพระเกี้ยวธรรมจักร เป็นตราประจำโรงเรียน พร้อมทั้งกำหนดให้มี สีประจำโรงเรียนมาพร้อมกับ การก่อตั้งโรงเรียน โดย ฯพณฯ ศาสตราจารย์หม่อมหลวงปิ่น มาลากุล ได้ให้สีที่เป็นสิริมงคลเป็นสีประจำโรงเรียนไว้ 2 สีคือ สีน้ำเงิน หมายถึง พระมหากษัตริย์ (ตามที่พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงบัญญัติไว้ในพระราชกำหนดธงชาติพ.ศ. 2460) สีชมพู หมายถึง สีประจำวันพระราชสมภพของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว

ปีการศึกษา 2498 ยกฐานะเป็นโรงเรียนมัธยมสาธิตวิทยาลัยวิชาการศึกษาปทุมวัน สังกัดกรมการฝึกหัดครู กระทรวงศึกษาธิการ และเปิดทำการสอนในระดับมัธยมศึกษาครบ 6 ชั้น พร้อมได้ย้ายนักเรียนไปเรียน อาคาร 1 สาธิตปทุมวัน(อาคารอำนวยการ ในปัจจุบัน)

ในปีการศึกษา 2499 และจึงได้มีการขยับขยายสถานที่เรียนเพิ่มขึ้นให้เหมาะสม

ในปีการศึกษา 2517 วิทยาลัยวิชาการศึกษาปทุมวัน ได้เปลี่ยนชื่อเป็น มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ ปทุมวัน สังกัดทบวงมหาวิทยาลัย โรงเรียนจึงเปลี่ยนชื่อเป็น โรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ ปทุมวัน หรือ โรงเรียนสาธิต มศว. ปทุมวัน สังกัดมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ ทบวงมหาวิทยาลัย และเปลี่ยนใช้อักษรย่อของโรงเรียน เป็น ส.มศว และเครื่องหมายรูปกราฟ เป็นเครื่องหมายประจำโรงเรียน

ต่อมาในปี พ.ศ. 2536 มศว ปทุมวัน ได้ถูกยุบลงและรวมเข้ากับ มศว ประสานมิตร โรงเรียนจึงได้ขยายเนื้อที่ออกไปเพิ่มในพื้นที่ของ มศว ปทุมวัน โรงเรียนสาธิต มศว ปทุมวัน จึงย้ายมาอยู่ในสังกัด มศว ประสานมิตร