โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคเหนือ เดิมชื่อ โรงเรียนพิษณุโลกศึกษา ตั้งอยู่เลขที่ 289 หมู่ 5 ตำบลหัวรอ อำเภอเมือง จังหวัดพิษณุโลก เป็นโรงเรียนมัธยมศึกษาประจำจังหวัดแห่งที่ 3 ของจังหวัดพิษณุโลก ซึ่งได้ทำการเปิดเรียนเมื่อวันที่ 17 พฤษภาคม 2517 สืบเนื่องมาจากเมื่อวันที่ 1 พฤศจิกายน 2511 ดร.ก่อ สวัสดิพาณิชย์ อธิบดีกรมวิสามัญศึกษา (ต่อมาเป็นกรมสามัญศึกษา) ในขณะนั้นได้เดินทางมาตรวจเยี่ยมโรงเรียนพิษณุโลกพิทยาคม โดยมีนายมานะ เอี่ยมสกุล เป็นอาจารย์ใหญ่โรงเรียนพิษณุโลกพิทยาคมและได้ปรารภกับ นายมานะ เอี่ยมสกุล ว่าต้องการจะได้ที่ดินประมาณ 200 ไร่ เพื่อก่อตั้งวิทยาลัยชั้นสูงหรือโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ขึ้นในจังหวัดพิษณุโลกอีกหนึ่งแห่ง ต่อมานายละเมียน อัมพวะสิริ นายกสมาคมศิษย์เก่าโรงเรียนพิษณุโลกพิทยาคมในสมัยนั้น ได้ทราบจากนายประเสริฐ สิทธิชัย ผู้จัดการโรงงานพิษณุโลกองค์การทอผ้า ว่ามีพื้นที่ว่างเปล่าเป็นพื้นที่ราชพัสดุ ซึ่งกระทรวงกลาโหมควบคลุมดูแลอยู่ประมาณ 200 ไร่เศษ ตั้งอยู่ตำบลหัวรอ อำเภอเมือง จังหวัดพิษณุโลก นายมานะ เอี่ยมสกุล ได้แจ้งให้อธิบดีกรมสามัญศึกษาทราบ ต่อมากรมสามัญศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ จึงได้ติดต่อขอใช้พื้นที่ดังกล่าวจากกรมธนารักษ์ กระทรวงการคลัง เพื่อเป็นสถานที่ก่อตั้งโรงเรียนมัธยมศึกษาอีกหนึ่งแห่ง อธิบดีกรมสามัญศึกษาได้แจ้งให้อาจารย์ใหญ่โรงเรียนพิษณุโลกพิทยาคม ทราบว่า กรมสามัญศึกษาอนุมัติให้เปิดโรงเรียนมัธยมศึกษาในจังหวัดพิษณุโลกบนพื้นที่ดังกล่าวอีกหนึ่งแห่ง และได้เปิดทำการเรียนการสอนในปีการศึกษา 2517 โดยนายประสิทธิ์ มากลิ่น ดำรงตำแหน่งผู้บริหารคนแรกและได้เปิดรับนักเรียน ครั้งแรกระดับมัธยมศึกษาปีที่ 1 จำนวน 4 ห้อง 186 คน ครูอาจารย์จำนวน 7 คน โดยได้ฝากที่โรงเรียนพิษณุโลกพิทยาคมก่อน ต่อมาในวันที่ 23 มิถุนายน 2518 นายประสิทธิ์มากลิ่น อาจารย์ใหญ่โรงเรียนพิษณุโลกศึกษาคนแรก ได้ทำการย้ายสถานที่เรียนจากโรงเรียนพิษณุโลกพิทยาคม มาทำการเรียน ณ ที่อยู่ปัจจุบัน

โรงเรียนพิษณุโลกศึกษาได้ขยายตัวเพื่อรองรับนักเรียน ทั้งระดับมัธยมศึกษาตอนต้นและมัธยมศึกษาตอนปลายอย่างรวดเร็ว ต่อมากระทรวงศึกษาธิการมีนโยบายในการจัดการศึกษาให้ทุกโรงเรียนทั่วประเทศไทยให้มีคุณภาพทัดเทียมกัน แม้จะอยู่ส่วนใดของประเทศไทยก็ตาม อีกทั้งกรมสามัญศึกษา มีนโยบายที่จะขยายโอกาสทางการศึกษาและต้องการที่จะมีโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษาอยู่ในทุกภาคของประเทศไทย ทำให้เกิดโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ที่ จ.สกลนคร โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคใต้ ที่ จ.นครศรีธรรมราช และมีดำริที่จะตั้งโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคเหนือ ที่ จ.พิษณุโลก

ในปี พ.ศ. 2542 ผู้อำนวยการโรงเรียนพิษณุโลกศึกษา นายจุฬา ทารักษา ได้ประสานงานกับผู้อำนวยการโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา คือ นายอัศวิน วรรณวินเวศร์ เพื่อขอจัดตั้งโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคเหนือ ที่โรงเรียนพิษณุโลกศึกษา และผู้อำนวยการโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ได้ตอบรับเป็นเบื้องต้น โดยรับโรงเรียนพิษณุโลกศึกษาเข้าเป็นเครือข่ายของโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา โดยได้ดำเนินการร่วมกันผ่านกรมสามัญศึกษาเพื่อขอจัดตั้งโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคเหนือ แต่ได้ระงับไปช่วงหนึ่งเพราะผู้อำนวยการโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา นายอัศวิน วรรณวินเวศร์ เกษียณอายุราชการ ต่อมาผู้อำนวยการโรงเรียนพิษณุโลกศึกษา นายมนู วัฒนไพบูลย์ ได้รับทราบการขอจัดตั้งโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคเหนือ ที่โรงเรียนพิษณุโลกศึกษา และได้รับนโยบายของกรมสามัญศึกษาในการประสานงานจัดตั้งโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคเหนือ ที่โรงเรียนพิษณุโลกศึกษา จังหวัดพิษณุโลก เพราะเป็นจังหวัดที่เป็นศูนย์กลางของภาคเหนือมีสถาบันอุดมศึกษา เช่น มหาวิทยาลัยนเรศวร สถาบันราชภัฏ สถาบันราชมงคล ผู้อำนวยการโรงเรียนพิษณุโลกศึกษาได้ประสานงานกับผู้อำนวยการโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา กรุงเทพฯ ปัจจุบัน คือ นางพรรณี เพ็งเนตร เพื่อเข้าเป็นเครือข่ายโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา และผู้อำนวยการโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษาได้ตอบรับไม่ขัดข้องในการขอเป็นเครือข่ายเมื่อวันที่ 2 พฤษภาคม พ.ศ. 2546 นายปองพล อดิเรกสาร รัฐมนตรีว่าการกระทรวงศึกษาธิการ ในขณะนั้นได้ประกาศให้เปลี่ยนชื่อโรงเรียนพิษณุโลกศึกษา เป็น โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคเหนือ[2]