杭州二中为历史文化名城杭州建立较早的现代中学之一。其前身为私立蕙兰中学和西迁时期的国立浙江大学附属中学。蕙兰中学创办于1899年,由美国基督教北浸礼会差会传教士甘惠德(W.S.Sweet)创立;西迁浙大附中创办于1940年,创办人为著名科学家和教育家胡家健教授,胡家健担任首任校长。浙大附中第一届毕业生30余人参加教育部统考,平均成绩就获得第一名。两校名师荟萃,管理严格,学生学习勤勉,思维活跃,具有较高的教学质量。其中,浙大附中学生的爱国民主传统,蕙兰中学学生的体育运动精神,尤为各界人士瞩目。
1951年8月,两校在“蕙兰”原址合并,改称现名。1953年,列为杭州市重点中学;1963年,成为浙江省教育厅直属实验中学;1978年,被定为浙江省重点中学;1980年,经省政府批准,列入首批办好的浙江省18所重点中学之一。1995年,经省教委考核评估,被认定为浙江省一级重点中学;2014年,被评为浙江省首批一级普通高中特色示范学校。