โรงเรียนโยธินบำรุง ก่อตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 5 มิถุนายน พ.ศ. 2484 โดยพลเอกหลวงเสนาณรงค์ (ศักดิ์ เสนาณรงค์) เป็นผู้ก่อตั้งขึ้นบริเวณบ้านพักทหารปืนใหญ่ที่ 5 และได้เปิดสอนระดับประถมศึกษาปีที่ 1-4 ต่อมาเมื่อโรงเรียนมีความเจริญก้าวหน้าขึ้นจึงได้ย้ายมาตั้งอยู่บริเวณสถานที่ปัจจุบันนี้ และได้ขยายชั้นเรียนจนถึงชั้นประถมศึกษาตอนปลาย ซึ่งในขณะนั้นได้รับเงินสนับสนุนจากกองทัพบกไทยสำหรับเป็นค่าใช้จ่ายประจำปี โดยเหตุนี้โรงเรียนจึงได้เปลี่ยนชื่อเป็น โรงเรียนกองทัพอุปถัมภ์ โยธินบำรุง และใช้อักษรย่อว่า ทบอ. ในสมัยจอมพลสฤษดิ์ ธนะรัชต์ เป็นผู้บัญชาการทหารบก และได้ดำเนินการสอนเรื่อยมา

ต่อมาเมื่อ พ.ศ. 2507 โรงเรียนได้ขยายชั้นเรียนเป็นชั้นมัธยมศึกษาตอนต้น และได้ขยายชั้นเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย เมื่อ พ.ศ. 2517 ซึ่งในภายหลังโรงเรียนได้ขอโอนไปสังกัดกรมสามัญศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ เมื่อวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2524 ตามมติคณะรัฐมนตรี โดยอาศัยอำนาจตามความในข้อ 27 แห่งประกาศคณะปฏิวัติ ฉบับที่ 216 ลงวันที่ 29 กันยายน พ.ศ. 2515 กระทรวงศึกษาธิการจึงได้ประกาศจัดตั้ง โรงเรียนกองทัพอุปถัมภ์ โยธินบำรุง เป็นโรงเรียนรัฐบาล สังกัดกองการมัธยมศึกษา กรมสามัญศึกษา โดยใช้ชื่อว่า โรงเรียนโยธินบำรุง ตั้งแต่วันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2524