เทศบาลนครนครปฐม ได้สนองนโยบายรัฐบาลโดยการปฏิบัติตามบทบัญญัติของรัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักไทย ๒๕๔๐ และพระราชบัญญัติการศึกษาแห่งชาติ พ.ศ. ๒๕๔๒ ที่เปิดโอกาสให้มีการจัดการศึกษาพิเศษตามศักยภาพของผู้เรียน ในการนี้เทศบาลนครนครปฐม จึงเปิดการจัดการเรียนการสอนหลักสูตรความสามารถพิเศษทางกีฬาให้กับนักเรียนเพื่อส่งเสริมความเป็นเลิศทางด้านกีฬาให้กับเด็กที่มีความสามารถพิเศษทางกีฬาได้เรียนรู้โดยตรง ในปีการศึกษา 2546 เทศบาลนครนครปฐมได้ดำเนินการจัดทำโครงการนำร่องจัดการเรียนการสอนหลักสูตรความสามารถพิเศษทางด้านกีฬา ในระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ณ โรงเรียนเทศบาล ๕ วัดพระปฐมเจดีย์มีจำนวนนักเรียนทั้งสิ้น 42 คน โดยมีนายเสรินทร์ แก้วพิจิตร นายกเทศมนตรี นายพเยาว์ มีบัณฑิต ปลัดเทศบาล นายสุพล อำภาวงษ์ เป็นผู้อำนวยการสำนักการศึกษาและ นายสุนทร เขียวทรัพย์ เป็นผู้อำนวยการโรงเรียนกีฬาเทศบาลนครนครปฐมคนแรก ในขณะนั้น ต่อมาในปีการศึกษา 2547 ได้เปิดการเรียนการสอนในระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1–2 และระดับมัธยมศึกษาปีที่ 4 มีจำนวนนักเรียน 114 คน ในปีการศึกษา 2548 เทศบาลนครนครปฐมได้ประกาศจัดตั้ง “โรงเรียนกีฬาเทศบาลนครนครปฐม” เมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม 2548 ในสมัยนายเสรินทร์ แก้วพิจิตร เป็นนายกเทศมนตรี, นางฉอ้อน คุปตวัช เป็นรองนายกเทศมนตรีฝ่ายการศึกษา นายถาวร จันทร์กล่ำ เป็นปลัดเทศบาล และนายพินิจ พุ่มชูแสง เป็นผู้อำนวยการสำนักการศึกษา และได้แยกนักเรียนหลักสูตรความสามารถพิเศษทางด้านกีฬาจากโรงเรียนเทศบาล ๕ วัดพระปฐมเจดีย์ มาจัดการเรียนการสอนโดยใช้ศูนย์กีฬาเทศบาลนครนครปฐมเป็นอาคารเรียนชั่วคราว ซึ่งเป็นโรงเรียนกีฬาเทศบาลแห่งแรกของประเทศไทย ในปีงบประมาณ 2549 ได้รับเงินงบประมาณในการก่อสร้าโรงเรียนแห่งใหม่ และเริ่มใช้เป็นสถานที่จัดการเรียนการสอนในปีการศึกษา 2550 ตั้งแต่วันที่ 5 กรกฎาค 2550 ซึ่งตั้งอยู่เลขที่ 132 หมู่ที่ 2 ตำบลสนามจันทร์ อำเภอเมืองนครปฐม จังหวัดนครปฐม ประกอบด้วยอาคารเรียน 3 หลัง, อาคารหอพักนักเรียน 2 หลัง โรงอาหาร และกำลังดำเนินการก่อสร้างสนามกีฬา อาคารอเนกประสงค์ และในอนาคตจะดำเนินการก่อสร้างสระว่ายน้ำ 50 เมตร ศูนย์วิทยาศาสตร์การกีฬา สำหรับการฝึกซ้อมและการแข่งขันทั้งในระดับจังหวัดและในระดับประเทศต่อไป