Tháng 9 năm 1962, do nhu cầu học tập của con em nhân dân, được sự đồng ý của Ủy ban Hành chính tỉnh Phú Thọ và Bộ Quốc gia Giáo dục, Trường Cấp 2, 3 Đông Phú được thành lập, đây là ngôi trường đầu tiên ở huyện Cẩm Khê và Yên Lập thuộc tỉnh Phú Thọ. Sinh ra trong khói lửa chiến tranh, nhưng bom đạn giặc Mỹ không làm vơi đi khát vọng khám phá tri thức của những người con vùng quê nghèo. Năm học đầu tiên, trường chỉ có 2 lớp 8 với 83 học sinh và 11 thầy cô giáo. Năm học thứ hai, số học sinh tăng lên thành 234 với 5 lớp và 17 thầy cô giáo. Cơ sở vật chất của nhà trường vô cùng thiếu thốn, những lớp học tranh tre vách đất, những lán lớp chật hẹp cũng không đủ, trường phải học nhờ nhà dân xóm Bình Phú. Vậy mà, hàng trăm học sinh ở 60 xã thuộc ba huyện Cẩm Khê, Yên Lập và một số xã thuộc huyện Thanh Ba đã đi bộ hơn 10 cây số đến trường hàng ngày, có em phải ở trọ nhà dân xung quanh trường cả 3 năm học. Thời kháng chiến chống Mỹ, trường 2 lần phải chuyển địa điểm: lần thứ nhất vào năm học 1965-1966, trường chuyển vào thôn Bình Phú (xã Đông Phú); lần thứ hai, từ năm học 1966-1967 đến năm học 1973-1974 trường chuyển vào xã Xương Thịnh, các thầy cô giáo sống “Ba cùng” với dân, cố gắng duy trì, giữ trường, giữ lớp. Những bài giảng say sưa, tiếng nô đùa vẫn vang lên trong những căn nhà dân ẩn trong rừng cọ, núp dưới bóng đa, bóng gạo. Trong những năm chống Mỹ, Trường Cấp 3 Cẩm Khê vẫn phát huy truyền thống vượt khó, vươn lên đạt thành tích đáng tự hào. Ba năm học liên tiếp (1965-1966, 1966-1967, 1967-1968), trường đạt danh hiệu Trường Tiên tiến xuất sắc, tỷ lệ học sinh đỗ tốt nghiệp luôn đứng đầu tỉnh Phú Thọ. Năm học 1967-1968, nhà trường được Bộ Quốc gia Giáo dục tặng Bằng khen và vinh dự đón Thứ trưởng Lê Liêm về thăm. Đến năm học 1968-1969, trường tiếp tục được Bộ Quốc gia Giáo dục tặng Bằng khen về nâng cao chất lượng dạy và học. Trong không khí cả nước ra trận, thầy và trò Trường Cấp 3 Cẩm Khê rực khí thế thi đua “Dạy tốt - Học tốt”, công lao những đêm miệt mài bên trang giáo án của thầy và sự nỗ lực học tập hàng ngày của trò đã được ghi nhận, năm 1974-1975 trường tiếp tục nhận Bằng khen của Bộ Quốc gia Giáo dục, trở thành trường điển hình về chất lượng giáo dục của tỉnh, được Bộ Quốc gia Giáo dục mở Hội nghị chuyên đề toàn miền Bắc tại mái trường miền núi xa xôi này. Phát huy truyền thống yêu nước của dân tộc, từ mái trường này, theo tiếng gọi thiêng liêng của tổ quốc, thầy trò nô nức tình nguyện lên đường nhập ngũ, 3650 học sinh và 19 cán bộ, giáo viên đã khoác ba lô, từ giã mái trường thân yêu vào chiến trường. Thầy giáo Hà Minh Thấu và 168 học sinh đã anh dũng hy sinh nằm lại chiến trường trong niềm tiếc thương của thầy cô, bạn bè. Chiến tranh kết thúc, đất nước thống nhất, hòa bình lập lại, sự nghiệp giáo dục nước nhà được quan tâm có điều kiện thuận lợi để phát triển. Năm học 1981-1982, trường có 39 lớp, trong đó có 5 lớp ngoài giờ với số học sinh là 2100 và 115 thầy cô giáo, cán bộ, nhân viên. Số lớp tăng là một thách thức với ngôi trường của một huyện nghèo nhưng dưới sự chỉ đạo sáng suốt của chi bộ đảng, ban giám hiệu và sự đồng lòng quyết tâm của các thầy cô giáo nên vị thế của nhà trường từng bước được khẳng định. Năm học 1984-1985, để đáp ứng yêu cầu của nhân vùng hạ huyện, Trường Cấp 3 Cẩm Khê đã tách 10 lớp để hình thành Phân hiệu Cấp 3 Hiền Đa (nay là Trường THPT Hiền Đa). Năm học 1992-1993, nhân dịp kỷ niệm 30 năm thành lập, trường được UBND tỉnh Vĩnh Phú tặng Kỷ niệm chương Hùng Vương, được Nhà nước tặng Huân chương Lao động hạng Ba. Năm học 1996-1997, bước sang tuổi 35, trường vinh dự trở thành lá cờ đầu khối THPT trong toàn tỉnh và được nhà nước tặng Huân chương Lao động hạng Nhì. Năm học 1998-1999, để đáp ứng nhu cầu học tập của nhân dân các xã thượng huyện, một lần nữa trường chia tách, hình thành Trường THPT Phương Xá. Năm học 2001-2002, nhân dịp kỷ niệm 40 năm thành lập trường, nhà trường vừa đẩy mạnh công tác dạy học vừa quan tâm xây dựng cơ sở vật chất. Sự nỗ lực của thầy trò được ghi nhận bằng danh hiệu: Lá cờ đầu khối THPT và được Nhà nước tặng Huân chương Lao động hạng Nhất. Nhà trường luôn đổi mới công tác quản lý, đổi mới phương pháp giảng dạy, kiểm tra đánh giá chất lượng học sinh. Nhờ sự quan tâm đó, trình độ chuyên môn của đội ngũ giáo viên được nâng lên, chất lượng học tập của học sinh chuyển biến rõ rệt. Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi có sự bứt phá mạnh mẽ: năm học 2008-2009, lần đầu tiên trường có 1 học sinh đạt giải quốc gia môn Hóa học; năm học 2011-2012, trường có 57/80 học sinh đạt giải trong kì thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh (01 giải nhất, 18 giải nhì, 24 giải ba và 14 giải khuyến khích), xếp thứ 6 toàn tỉnh; năm học 2012-2013, trường có 59/80 học sinh đạt giải trong kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh (01 giải nhất, 11 giải nhì, 25 giải ba, 22 giải khuyến khích), vươn lên xếp thứ 3 toàn tỉnh. Sự nỗ lực, cố gắng của thầy và trò trong giai đoạn này được Nhà nước ghi nhận bằng phần thưởng cao quý: Huân chương Độc lập hạng Ba - nhân dịp kỷ niệm 50 năm thành lập trường. Xác định chất lượng giáo dục toàn diện là yếu tố sống còn, khẳng định thương hiệu của một nhà trường, tạo niềm tin trong nhân dân. Vì vậy, trong những năm học vừa qua, nhà trường đã đề ra các giải pháp hiệu quả đẩy mạnh công tác dạy và học. Nhờ đó, kết quả xếp loại học lực và hạnh kiểm tăng cao. Hàng năm, tỉ lệ học sinh đỗ tốt nghiệp đạt trên 99,6% (nhiều năm đạt tỉ lệ 100%); năm 2014, trường được UBND tỉnh Phú Thọ công nhận là trường chuẩn quốc gia và được công nhận lại năm 2019; năm học 2015-2016, trong kì thi chọn học sinh giỏi quốc gia, nhà trường vinh dự có 1 học sinh - là học sinh duy nhất của khối THPT không chuyên dự thi và đạt giải Ba quốc gia môn Ngữ văn. . . Học sinh đỗ vào các trường Đại học đạt trên 70% so với tổng số học sinh đăng ký dự thi. Từ năm 2017 đến năm 2021, trường có 38 học sinh đạt 27 điểm trở lên các khối truyền thống (không tính điểm cộng). Nhiều học sinh đỗ vào các trường đại học hàng đầu, với điểm số gần tuyệt đối (trong đó có 2 học sinh đỗ thủ khoa Trường Đại học Luật Hà Nội và Học viện Kỹ thuật Mật mã). Nhà trường trở thành một trong những đơn vị dẫn đầu khối các trường THPT của tỉnh Phú Thọ. Năm học 2021-2022 là năm học thứ 60 của trường, với quyết tâm chính trị cao, thầy và trò nhà trường không ngừng đổi mới, sáng tạo trong dạy và học. Trang sử vẻ vang của nhà trường được tô đậm hơn. Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh có tỷ lệ học sinh dự thi đoạt giải là 92,8% - cao nhất trong các trường THPT tỉnh Phú Thọ; số lượng và chất lượng giải tăng vượt bậc so với năm học trước: đạt 4 giải nhất (tăng 02 giải), 18 giải nhì (tăng 12 giải), 16 giải ba và 26 giải khuyến khích (tăng 7 giải), xuất sắc vươn lên đứng thứ 5 toàn tỉnh – tăng 10 bậc so với năm học trước. Thi tốt nghiệp THPT có 100% HS đỗ tốt nghiệp. Trong xét tuyển Đại học các khối A, B, C, D (chưa tính điểm cộng) có 11 học sinh đạt 28,0 điểm trở lên; 33 học sinh đạt 27,0 điểm trở lên; 64 học sinh đạt 26,0 điểm trở lên. Số học sinh đỗ đại học điểm cao (27,0 điểm trở lên) xếp thứ 3 toàn tỉnh. Điểm trung bình các môn thi tốt nghiệp đạt 7,1 - đứng thứ 8 toàn tỉnh, tăng 12 bậc so với năm học trước. Trường dẫn đầu phong trào thi đua yêu nước của tỉnh, vinh dự được nhận Cờ thi đua của Chính phủ. Trong quá trình xây dựng và phát triển, nhà trường có gần 24.000 học sinh đã tốt nghiệp, gần 7.000 học sinh đỗ đại học; nhiều người đã trở thành giáo sư, tiến sĩ, tướng lĩnh, sĩ quan cao cấp, nhà thơ, nhà văn, nhà báo, nhà khoa học, nhà quản lý, người lao động giỏi; đảm nhận nhiều chức vụ quan trọng trong các cơ quan Đảng, chính quyền từ Trung ương đến địa phương. Trong suốt quá trình xây dựng và phát triển, nhà trường đã có 412 cán bộ, giáo viên, nhân viên công tác ở trường. Nhiều thầy cô trưởng thành từ mái trường Cẩm Khê, chuyển đến các đơn vị khác giữ cương vị lãnh đạo chủ chốt; nhiều thầy cô giáo được tặng danh hiệu cao quý, nhà giáo ưu tú; được Nhà nước tặng Huân chương Lao động, Bằng khen của Chính phủ, Bằng khen của UBND tỉnh; Giấy khen của Giám đốc Sở, UBND huyện Cẩm Khê. Trên chặng đường phát triển, nhà trường luôn đạt danh hiệu Trường tiên tiến trở lên, trong đó 48 năm được công nhận Trường Tiên tiến xuất sắc, tập thể Lao động xuất sắc. Các tổ chức, đoàn thể được xây dựng vững mạnh, Công đoàn nhà trường nhiều lần được Công đoàn giáo dục Việt Nam tặng Bằng khen; Đoàn thanh niên nhiều lần được Trung ương Đoàn, Tỉnh đoàn tặng Bằng khen và Cờ thi đua; Hội Chữ thập đỏ nhà trường được Trung ương Hội Chữ thập đỏ Việt Nam tặng Bằng khen.
Để đạt được kết quả đó, trong suốt quá trình xây dựng và phát triển, Chi bộ nhà trường luôn giữ vai trò lãnh chỉ đạo sâu sát. Chi bộ luôn chú trọng đến công tác giáo dục chính trị tư tưởng đối với cán bộ, giáo viên và học sinh, thường xuyên quán triệt đường lối của Đảng, pháp luật của Nhà nước, tập hợp ý kiến của cán bộ, đảng viên, dân chủ bàn bạc thảo luận. Nhiều năm liền, Chi bộ luôn giữ vững danh hiệu Chi bộ Đảng trong sạch vững mạnh. Phát huy truyền thống gần 65 năm xây dựng và phát triển, trong những năm tới, thầy trò Trường THPT Cẩm Khê, lấy truyền thống làm điểm tựa, quyết tâm phấn đấu xây dựng nhà trường theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, vững bước đi lên giành thành tích to lớn hơn nữa để xứng đáng với những phần thưởng cao quý mà Đảng và nhà nước đã trao tặng, xứng đáng với niềm tin yêu của cấp ủy Đảng, chính quyền và nhân dân trong tỉnh Phú Thọ nói chung và huyện Cẩm Khê nói riêng và truyền thống của nhà trường.