Школа была основана 1 сентября 1976 года. Стоит отметить, что здание школы было возведено стахановскими темпами всего за один год. Изначально школа не имела профиля, затем, в ней появились спортивные классы: по фигурному катанию и футболу.

В 1989 году школа начала тесно сотрудничать с Архитектурной академией. В то время директором школы была Надежда Ивановна Смолина. С этого времени в преподавании начался уклон на предметы художественно-эстетического цикла. В 1993 года  директором школы стала Галина Григорьевна Босташвили.

В 1996 году школа была пролицензирована как учебное заведение с углубленным изучением предметов художественно-эстетического цикла. В этом же году в школе открылся еще один профильный класс – гуманитарный. В то время тесно велась работа с историческим факультетом УрГУ. Ребята вместе со студентами истфака ежегодно, в течение 6 лет, выезжали на раскопки Херсонеса, в Крыму. Наталья Александровна Брызгалова руководила этой практикой.

В 90-е годы в школе сложился очень крепкий коллектив учителей, которые являются профессионалами в своем деле. И школа постепенно стала приобретать авторитет в районе и в городе. Уже в 1993 году у школы появился и свой логотип, гимн и флаг. Слова для гимна написала учитель ИЗО Ольга Евгеньевна Меньшикова. В середине 90-х в школе образовался политехнический класс, началось сотрудничество с УГТУ-УПИ, ныне УрФУ.

В 1999 году школа приобрела статус гимназии. В начале 2000-х годов в гимназии сложились 3 профиля: архитектурно-художественный, гуманитарный и политехнический.  Гимназия №120 — единственное образовательное заведение Екатеринбурга, где существует архитектурный класс.

 С 2014 года гимназией руководит Ирина Анатольевна Писклова. "Сохранить традиции и дать старт новым интересным начинаниям - очень важно для меня", - говорит Ирина Анатольевна.