1774–1874
Die erste Stadtzürcher Töchterschule wurde bereits 1774 in der Nähe der Predigergasse eröffnet. Diese «Standesschule» wurde um 1830 mit der Schulreform aufgegeben. Die Gründung der öffentlichen Töchterschule fiel dann auf das Jahr 1875.

1875–1975
Von 1875 bis 1975 bestand die Höhere Töchterschule aus zwei bis fünf verschiedenen Abteilungen. Anfänglich wurden 375 Mädchen unterrichtet, heute sind es rund 800 Schüler:innen.

1875–1973
1875–1973 wurden die «höheren Töchter» an 28 verschiedenen Standorten unterrichtet. In den 1960er–Jahren legte eine Klasse wöchentlich mehrere Kilometer für den Schulhauswechsel zurück.

1905
Wegen Platznot am alten Standort der Töchterschule beim Grossmünster fasste der Stadtrat 1905 ins Auge, das Gebiet des aufgehobenen Friedhofs Hohe Promenade an bester Lage oberhalb des Bellevues als Schulareal zu nutzen.

1905–1913
Die Pläne des Zürcher ETH-Professors für Architektur Gustav Gull (1858–1942) bestachen 1906 die Bausektion der Stadt auch aufgrund der klaren inneren Organisation des Gebäudes. Den Ausschlag gab vor allem die Positionierung und Grundrissgestaltung.

1912
Im Mai 1912 begannen die Erdarbeiten auf dem Moränenhügel. Das nach 17-monatiger Bauzeit fertiggestellte Gebäude erhielt 21 Klassenzimmer, drei Auditorien, einen Hörsaal, zwei Zeichnungssäle, einen Singsaal und ein kleineres Bibliothekszimmer.

1912
Für die dekorativen Malereien im Schulhaus gab es einen Wettbewerb, an dem Augusto Giacometti (1877–1947), Carl Roesch (1884–1979) und Paul Osswald (1883–1952) teilnahmen.

1912/13
Bau des Hauptgebäudes Hohe Promenade. Das Haus wurde damit Standort für die gymnasiale Abteilung 1 der Töchterschule.

1913
Die beiden grossen Reliefs an der Nordostfassade stammen von Hans Gisler (1889–1969). Gisler gehörte zu den bedeutendsten Zürcher Bauplastikern und hatte sich in einem Wettbewerb durchgesetzt.

1913
Die in der Mitte der drei Gebäudetrakte eingefügte Turnhalle war 1913 eine architekturgeschichtliche Besonderheit. Die Hallen sämtlicher anderen Schulhäuser des Kantons wurden freistehend oder als Anbau platziert.

1915
In der Vorhalle des Hauptgebäudes befinden sich zwei grosse Wandmalereien auf Verputz von Paul Osswald (1883–1952) aus dem Jahr 1915. Unter dem Wandbild zur Nordseite steht das Bekenntnis: «Nicht für die Schule, für das Leben lernen wir.» Paul Osswald war einer der Gewinner des Wettbewerbs für die dekorativen Malereien.

1921–2008
Das Schulhaus wurde schon mehrfach baulich verändert. Das vierte Stockwerk wurde 1921 ausgebaut, ein Ausbau des Nordosttrakts erfolgte 1960, daneben kam es mehrfach zur Renovation verschiedener Räumlichkeiten.

1961–1968
In den Jahren 1961–1968  wurden nach den Plänen des Architekten Paul W. Tittel die Kantonsschule Stadelhofen sowie der Hallenbau erstellt. Darin fanden neben der Mensa zwei Turnhallen mit Garderoben, der Filmsaal und weitere Schulzimmer Platz, welche auch von der Kantonsschule Hohe Promenade genutzt werden.

1966
Die Bibliothek wurde erweitert und fand im südwestlichen unterirdischen Ausbau des Schulhauses 1966 ihren Platz.

1976
Im Jahr 1976 wurde die Städtische Töchterschule zur Kantonsschule mit gemischtgeschlechtlichen Klassen.

1980er Jahre
Nach 1976 folgten verschiedene Veränderungsprojekte am Bau: Umbau der Herren-Toilette im zweiten Obergeschoss, Einrichtung des Fitnessraums im Untergeschoss, Einbau der Abwartsloge sowie Umfunktionierung der Hausmeisterwohnung in Schulräume.

2008–2010
Während der Sanierung 2008–2010 fand der gesamte Unterricht in Oerlikon statt. Bei der Sanierung wurde trotz Modernisierungsanspruch hoher Wert auf die historische Substanz des Hauses gelegt. Mit der Sanierung wurden einige Elemente augenfällig verändert: Neuer Unterrichtsbereich um das Atrium im Nordwesthof, Rückführung der Aula in die ursprüngliche Fassung, die Verschiebung ganzer Fachkreisbereiche sowie Einbau der Mediothek in die ehemalige Turnhalle.