Гимназията е открита през 1956 г. като Пето средно училище с пръв директор Любен Захариев. През 1959 г. е профилирана в политехническа и приема името на поета Димитър Полянов. За две години от 1973 директор е Йордан Костов, а от 1975 г. е назначена Надя Христова, която води гимназията през много реформи до 1998 г.
От 1978 г. историята на училището продължава като Пето ЕСПУ „Д. Полянов“, след сливането на Пета политехническа гимназия с ОУ „Г. С. Раковски“. Утвърждават се добри практики за изучаването на чужди езици и от учебната 1983/1984 г. се разкриват паралелки с разширено изучаване на английски, немски и френски език.
През 1991 г. Пето ЕСПУ „Д. Полянов“ престава да съществува и отново се обособяват ОУ „Г. С. Раковски“ и Пета гимназия, която през 1992 г. приема името на Йоан Екзарх, книжовник от кръга на цар Симеон Велики.
Опитът, който е натрупан в чуждоезиковото обучение, както и фактът, че от учебната 1993/1994 г. са приети три подготвителни класа, дават основание на ръководството и учителския колектив да предложат на Комисията по наука и образование към Народното събрание да бъде променен статутът на гимназията в профилирана езикова. Със заповед на образователното министерство от 26 май 1994 г. се създава ГПЧЕ „Йоан Екзарх“.
От 1998 г. директор на гимназията е Галина Германова. С творческа мисъл за бъдещето и с упорития труд на ръководство, учители и ученици училището затвърждава водещите си позиции във Варна и страната. За постиженията си учители и ученици стават лауреати на престижни награди. През 1998 и 2002 г. гимназията е удостоена с награда „Варна” за „Учителски колектив на годината“. Носител на награда „Варна“ за „Директор на годината“ – 1998 г. става Надя Христова, а през 2002 година – д-р Файт Зорге, преподавател по немски език – „Учител на годината по чужд език”. Наградата „Учител на годината“ на Отворено общество получават Христина Тричкова, учител по физика, през 2011 г. и директорката Галина Германова през 2012 г. През 2011 г. Анна Кисимова, учител по история, е номинирана на XIV национален конкурс „Учител на годината“ и удостоена от министъра на образованието с почетното отличие „Неофит Рилски“. Златен почетен знак „За заслуги към Варна“ на кмета на града получава директорката Галина Германова през 2015 г.
Учителският колектив работи не само за високи резултати в задължителната образователна подготовка, но и за пълноценен училищен живот, което дава широки възможности за изява на учениците в различни области. Многобройни са успехите в общински, областни и национални състезания по английски, немски, френски език, български език и литература, математика, математическа лингвистика, история, философия, за приложно творчество, рисунки и фотографии, както и на училищните отбори по волейбол, баскетбол и бадминтон. Ученици на гимназията са лауреати на националните олимпиади по БЕЛ, история, философия, немски език, математическа лингвистика. Носители на ежегодните награди на Ротари клуб са: в направление „Природоматематически и естествени науки“ – Вергил Момчилов – (2009) и Севдалина Шидерова (2015), в направление „Обществени и хуманитарни науки“ – Димана Сотирова (2008), Петилина Петрова (2009), Роберт Пейчев (2014). През 2014 г. Роберт Пейчев става носител и на Национална диплома на министерството на образованието.
Понастоящем в гимназията се обучават 918 ученици от 63 висококвалифицирани учители, в т.ч. и учители чужденци по немски и френски език. Използват се съвременни технологии, разнообразни и иновативни методи на обучение. От 2003 г. ГПЧЕ „Йоан Екзарх“ е носител на Европейски езиков знак. Ръководството и учителите поддържат активно партньорство с издателство КЛЕТ, с Френския културен институт, с Алианс Франсез и с Немското посолство. Гимназията е изпитен център за сертифициране на английски език по формата PTE, както и за немска езикова диплома към посолството на ФРГ, член е на Асоциацията на Кеймбридж училищата и на Сдружението на Пиърсън училищата в България.
