學校前身是始建於清光緒三十一年(1905年)的“大同中學堂”，此後校址校名幾經變遷。1913年，山西省立第三中學正式創建，民國二十三年(1934年)改名為“山西省立大同中學校”，1972年改為“大同師范學校”一直沿用至今。

    建築坐北朝南，校門由八根方形磚柱組合而成，形成正門和側門。進入校門後是一字形辦公樓，為單層建築，正面樓外有半出檐的中式廊柱雨棚。辦公樓後20多米處便是富麗堂皇的大禮堂，其平面布局構圖俨然一頭頭朝北方的巨型臥象。禮堂後面是12個獨立的教室，位於校園中央，南北各4個，東西各2個，形成一個方陣。此外，還有開闊的校園和操場。

    山西省立第三中學舊址的建築，既保留了我國傳統的建築風格，又吸收了西洋建築的特色。

    山西省立第三中學舊址，二OO四年八月二十六日由大同市文物局確定為第六批全國重點文物保護單位。